DE69025548T2 - Absorbent article made of fibers cross-linked by polycarboxylic acids - Google Patents

Absorbent article made of fibers cross-linked by polycarboxylic acids

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Abstract

Disclosed are absorbent structures containing individualized, crosslinked fibers. The individualized, crosslinked fibers preferably have a C2 - C9 polycarboxylic acid crosslinking agent reacted with the fibers in the form of intrafiber crosslink bonds. Preferably, the crosslinking agent is citric acid, and between about 0.5 mole % and about 10.0 mole % crosslinking agent react to form the intrafiber crosslink bonds. Also preferably, the absorbent structures have actual dry densities greater than their corresponding equilibrium wet densities, and expand upon wetting. The absorbent structures may also contain hydrogel-forming material.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF INVENTION

Diese Erfindung betrifft Fasern auf Zellulosebasis mit hohen Fluidabsorptionseigenschaften, und insbesondere absorbierende Strukturen, die aus solchen Fasern auf Zellulosebasis hergestellt sind. Insbesondere betrifft diese Erfindung absorbierende Strukturen, die individualisierte, vernetzte Fasern auf Zellulosebasis enthalten.This invention relates to cellulosic fibers having high fluid absorption properties, and more particularly to absorbent structures made from such cellulosic fibers. In particular, this invention relates to absorbent structures containing individualized, cross-linked cellulosic fibers.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Fasern, die in im wesentlichen individualisierter Form vernetzt sind, sowie verschiedene Verfahren zur Herstellung solcher Fasern sind in der Fachliteratur beschrieben. Der Ausdruck "individualisierte, vernetzte Fasern" bezieht sich auf Fasern auf Zellulosebasis, die hauptsächlich chemische Intrafaser-Vernetzungsbindungen aufweisen. Das heißt, daß die Vernetzungsbindungen in erster Linie zwischen Zellulosemolekülen einer einzelnen Faser statt zwischen Zellulosemolekülen unterschiedlicher Fasern vorliegen. Individualisierte, vernetzte Fasern werden im allgemeinen bei Anwendungen in absorbierenden Produkten als nützlich erachtet. Die Fasern selbst sowie absorbierende Strukturen, die individualisierte, vernetzte Fasern enthalten, weisen im allgemeinen eine Verbesserung in mindestens einer wesentlichen Absorptionseigenschaft im Verhältnis zu üblichen, unvernetzten Fasern auf. Oft wird die Verbesserung in der Absorptionsfähigkeit unter Bezugnahme auf die Absorptionskapazität festgehalten. Zusätzlich dazu weisen absorbierende Strukturen, die aus individualisierten, vernetzten Fasern hergestellt sind, in der Regel eine erhöhte Naßelastizität und eine erhöhte Trockenelastizität im Verhältnis zu absorbierenden Strukturen auf, die aus unvernetzten Fasern hergestellt sind. Der Ausdruck "Elastizität" soll sich im folgenden auf die Fähigkeit von aus Fasern auf Zellulosebasis hergestellten Kissen beziehen, nach dem Nachlassen einer Kompressionskraft in Richtung zu einem expandierten ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Trockenelastizität bezieht sich insbesondere auf die Fähigkeit einer absorbierenden Struktur, beim Nachlassen einer Kompressionskraft, die aufgebracht wurde, während sich die Fasern in einem im wesentlichen trockenen Zustand befinden, zu expandieren. Naßfestigkeit bezieht sich insbesondere auf die Fähigkeit einer absorbierenden Struktur, beim Nachlassen einer Kompressionskraft, die aufgebracht wurde, während sich die Fasern in einem befeuchteten Zustand befinden, zu expandieren. Für die Zwecke dieser Erfindung und die Folgerichtigkeit der Offenbarung soll die Naßelastizität für eine bis zur Sättigung befeuchtete absorbierende Struktur beobachtet und festgehalten werden.Fibers that are crosslinked in a substantially individualized form, as well as various processes for making such fibers, are described in the literature. The term "individualized, crosslinked fibers" refers to cellulosic fibers that have primarily intrafiber chemical crosslinking bonds. That is, the crosslinking bonds are primarily between cellulose molecules of a single fiber rather than between cellulose molecules of different fibers. Individualized, crosslinked fibers are generally considered useful in absorbent product applications. The fibers themselves, as well as absorbent structures containing individualized, crosslinked fibers, generally exhibit an improvement in at least one significant absorbent property relative to conventional, uncrosslinked fibers. Often, the improvement in absorbency is noted with reference to absorbent capacity. In addition, absorbent structures made from individualized, crosslinked fibers typically exhibit increased wet resiliency and increased dry resiliency relative to absorbent structures made from uncrosslinked fibers. The term "elasticity" shall refer to the ability of cushions made from cellulose-based fibers to return to an expanded original state after a compression force is released. Dry elasticity refers particularly to the ability of an absorbent structure to expand upon release of a compressive force applied while the fibers are in a substantially dry state. Wet strength particularly to the ability of an absorbent structure to expand upon release of a compressive force applied while the fibers are in a moistened state. For the purposes of this invention and the consequentiality of the disclosure, wet resilience shall be observed and recorded for an absorbent structure moistened to saturation.

Im allgemeinen wurden drei Kategorien von Verfahren berichtet, um individualisierte, vernetzte Fasern herzustellen. Diese im folgenden beschriebenen Verfahren werden hierin als Trockenvernetzungsverfahren, Vernetzungsverfahren in wässeriger Lösung und Vernetzungsverfahren in im wesentlichen nicht-wässeriger Lösung bezeichnet.In general, three categories of processes have been reported to produce individualized crosslinked fibers. These processes, described below, are referred to herein as dry crosslinking processes, aqueous solution crosslinking processes, and substantially non-aqueous solution crosslinking processes.

Verfahren zur Herstellung individualisierter, vernetzter Fasern mit Hilfe der Trockenvernetzungstechnologie sind in der US-PS 3,224.926, L. J. Bernardin, ausgegeben am 21. Dezember 1965, beschrieben. Individualisierte, vernetzte Fasern werden dadurch hergestellt, daß gequollene Fasern in einer wässerigen Lösung mit Vernetzungsmittel imprägniert werden, die Fasern entwässert und durch mechanische Einwirkung defibriert werden und daß die Fasern bei erhöhter Temperatur zur Bewirkung der Vernetzung getrocknet werden, während die Fasern in einem im wesentlichen individuellen Zustand vorliegen. Die Fasern werden in einem ungequollenen kollabierten Zustand inhärent vernetzt als Folge der Tatsache, daß sie vor der Vernetzung dehydratisiert wurden. Verfahren, wie sie beispielhaft in der US-PS 3,224.926 beschrieben sind, bei welchen die Vernetzung bedingt wird, während die Fasern in einem ungequollenen, kollabierten Zustand vorliegen, werden als Verfahren zur Herstellung von "trocken vernetzten" Fasern bezeichnet. Trocken vernetzte Fasern werden im allgemeinen durch Vernetzungsbindungen stark versteift und absorbierende Strukturen, die aus diesen Fasern hergestellt sind, weisen relativ hohe Naß- und Trockenelastizität auf. Trocken vernetzte Fasern sind weiters durch niedrige Fluidretentionswerte (FRV) gekennzeichnet.Methods for making individualized, crosslinked fibers using dry crosslinking technology are described in U.S. Patent 3,224,926, L.J. Bernardin, issued December 21, 1965. Individualized, crosslinked fibers are made by impregnating swollen fibers with crosslinking agent in an aqueous solution, dewatering and defibrating the fibers by mechanical action, and drying the fibers at elevated temperature to effect crosslinking while the fibers are in a substantially individual state. The fibers are inherently crosslinked in an unswollen, collapsed state as a result of being dehydrated prior to crosslinking. Methods such as those described in U.S. Patent 3,224,926, in which crosslinking is induced while the fibers are in an unswollen, collapsed state are referred to as methods for making "dry crosslinked" fibers. Dry crosslinked fibers are generally highly stiffened by crosslinking bonds and absorbent structures made from these fibers exhibit relatively high wet and dry elasticity. Dry crosslinked Fibers are also characterized by low fluid retention values (FRV).

Verfahren zur Herstellung von in wässeriger Lösung vernetzten Fasern sind zum Beispiel in der US-PS 3,241.553, F. H. Steiger, ausgegeben am 22. März 1966, geoffenbart. Individualisierte, vernetzte Fasern werden hergestellt durch Vernetzung der Fasern in einer wässerigen Lösung, die ein Vernetzungsmittel und einen Katalysator enthält. Auf diese Weise hergestellte Fasern werden im folgenden als "in wässeriger Lösung vernetzte" Fasern bezeichnet. Infolge der Quellwirkung von Wasser auf Fasern auf Zellulosebasis werden in wässeriger Lösung vernetzte Fasern vernetzt, während sie sich in einem unkollabierten, gequollenen Zustand befinden. Im Verhältnis zu trocken vernetzten Fasern haben Fasern, die in wässeriger Lösung vernetzt wurden, wie sie in der US-PS 3,241.553 geoffenbart sind, eine größere Flexibilität und geringere Steifheit und sind durch höhere Fluidretentionswerte (FRV) gekennzeichnet. Absorbierende Strukturen, die aus in wässeriger Lösung vernetzten Fasern hergestellt sind, weisen niedrigere Naß- und Trockenelastizität auf als Strukturen, die aus trocken vernetzten Fasern hergestellt sind.Methods for making aqueous solution crosslinked fibers are disclosed, for example, in U.S. Patent 3,241,553, F.H. Steiger, issued March 22, 1966. Individualized crosslinked fibers are made by crosslinking the fibers in an aqueous solution containing a crosslinking agent and a catalyst. Fibers made in this way are hereinafter referred to as "aqueous solution crosslinked" fibers. Due to the swelling action of water on cellulosic fibers, aqueous solution crosslinked fibers are crosslinked while in an uncollapsed, swollen state. Relative to dry-crosslinked fibers, fibers crosslinked in aqueous solution, as disclosed in U.S. Patent 3,241,553, have greater flexibility and lower stiffness and are characterized by higher fluid retention values (FRV). Absorbent structures made from aqueous-solution crosslinked fibers have lower wet and dry resilience than structures made from dry-crosslinked fibers.

In der US-PS 4,035.147, Sangenis et al., ausgegeben am 12. Juli 1977, ist ein Verfahren zur Herstellung individualisierter, vernetzter Fasern geoffenbart, bei welchem dehydratisierte, ungequollene Fasern in einer im wesentlichen nicht-wässerigen Lösung, die eine zur Verursachung der Quellung der Fasern unzureichende Menge Wasser enthält, mit Vernetzungsmittel und Katalysator in Kontakt gebracht werden. Vernetzung tritt ein, während sich die Fasern in dieser im wesentlichen nicht-wässerigen Lösung befinden. Diese Art von Verfahren soll im folgenden als ein Vernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung bezeichnet werden; und die hiedurch hergestellten Fasern sollen als in nicht- wässeriger Lösung vernetzte Fasern bezeichnet werden. Die in nicht-wässeriger Lösung vernetzten Fasern, die in der US-PS 4,035.147 geoffenbart sind, quellen nicht bei verlängertem Kontakt mit Lösungen, die dem Fachmann als Quellmittel bekannt sind. Ebenso wie trocken vernetzte Fasern sind sie durch Vernetzungsbindungen stark versteift und absorbierende Strukturen, die daraus hergestellt sind, weisen relativ hohe Naß- und Trokkenelastizität auf.In U.S. Patent 4,035,147, Sangenis et al., issued July 12, 1977, a process for making individualized crosslinked fibers is disclosed in which dehydrated, unswollen fibers are contacted with crosslinking agent and catalyst in a substantially non-aqueous solution containing an amount of water insufficient to cause the fibers to swell. Crosslinking occurs while the fibers are in this substantially non-aqueous solution. This type of process shall hereinafter be referred to as a non-aqueous solution crosslinking process; and the fibers produced thereby shall be referred to as non-aqueous solution crosslinked fibers. The non-aqueous solution crosslinked fibers disclosed in U.S. Patent 4,035,147 do not swell upon prolonged contact with solutions known to those skilled in the art as swelling agents. Just like dry cross-linked fibers, they are strongly stiffened by cross-linking bonds and absorbent structures that made from it have relatively high wet and dry elasticity.

Von vernetzten Fasern, wie sie oben beschrieben sind, wird angenommen, daß sie für Anwendungen in absorbierenden Produkten niedrigerer Dichte, wie etwa Windeln, ebenso wie für Anwendungen in absorbierenden Produkten höherer Dichte, wie etwa Monatshygieneartikeln, geeignet sind. Jedoch lieferten solche Fasern keine ausreichenden Vorteile bezüglich der Absorptionsfähigkeit im Hinblick auf ihre Nachteile und Kosten im Vergleich zu üblichen Fasern, um zu einem deutlichen kommerziellen Erfolg zu führen. Der kommerzielle Anreiz vernetzter Fasern litt auch durch Bedenken hinsichtlich der Sicherheit. Die in der Literatur am häufigsten angegebenen Vernetzungsmittel sind Formaldehyd und Formaldehyd-Additionsprodukte, die als N-Methylol-Mittel oder N- Methylolamide bekannt sind und leider Irritationen der menschlichen Haut hervorrufen und mit anderen Sicherheitsbedenken für Menschen verbunden sind. Eine Abtrennung des freien Formaldehyds bis zu ausreichend niedrigen Gehalten in dem vernetzten Produkt, sodaß Bedenken hinsichtlich einer Irritation der Haut oder andere Bedenken hinsichtlich der Sicherheit für Menschen vermieden werden, wurde sowohl durch technische als auch durch wirtschaftliche Grenzen verhindert.Crosslinked fibers as described above are believed to be suitable for applications in lower density absorbent products such as diapers as well as for applications in higher density absorbent products such as catamenials. However, such fibers have not provided sufficient absorbency benefits in comparison to their disadvantages and costs compared to conventional fibers to result in significant commercial success. The commercial appeal of crosslinked fibers has also suffered from safety concerns. The most commonly reported crosslinking agents in the literature are formaldehyde and formaldehyde addition products known as N-methylol agents or N-methylolamides, which unfortunately cause irritation to human skin and are associated with other human safety concerns. Separation of free formaldehyde to sufficiently low levels in the crosslinked product so as to avoid concerns about skin irritation or other human safety concerns has been prevented by both technical and economic limitations.

Wie oben erwähnt, ist die Verwendung von Formaldehyd und verschiedenen Forrnaldehyd-Additionsprodukten zur Vernetzung von Fasern auf Zellulosebasis in der Fachwelt bekannt. Vgl. z.B. US- PS 3,224.926, Bernardin, ausgegeben am 21. Dezember 1965; US-PS 3,241.553, Steiger, ausgegeben am 22. März 1966; US-PS 3,932.209, Chatterjee, ausgegeben am 13. Jänner 1976; US-PS 4,035.147, Sangenis et al., ausgegeben am 12. Juli 1977; und US- PS 3,756.913, Wodka, ausgegeben am 4. September 1973. Leider ist die reizende Wirkung von Formaldehyd-Dampf auf die Augen und die Haut ein deutlicher Nachteil solcher Verfahren. Es besteht daher ein deutlicher Bedarf an Vernetzungsmitteln für Fasern auf Zellulosebasis, bei denen Formaldehyd oder dessen instabile Derivate nicht erforderlich sind.As mentioned above, the use of formaldehyde and various formaldehyde addition products to crosslink cellulosic fibers is well known in the art. See, for example, U.S. Patent 3,224,926, Bernardin, issued December 21, 1965; U.S. Patent 3,241,553, Steiger, issued March 22, 1966; U.S. Patent 3,932,209, Chatterjee, issued January 13, 1976; U.S. Patent 4,035,147, Sangenis et al., issued July 12, 1977; and U.S. Patent 3,756,913, Wodka, issued September 4, 1973. Unfortunately, the irritating effect of formaldehyde vapor on the eyes and skin is a significant disadvantage of such processes. There is therefore a clear need for cross-linking agents for cellulose-based fibres that do not require formaldehyde or its unstable derivatives.

Andere Literaturstellen offenbaren die Verwendung von Dialdehyd-Vernetzungsmitteln. Vgl. z.B. US-PS 4,689.118, Makoui et al., ausgegeben am 25. August 1987; und US-PS 4,822.453, Dean et al., ausgegeben am 18. April 1989. Die Literaturstelle Dean et al. offenbart absorbierende Strukturen, die individualisierte, vernetzte Fasern enthalten, wobei das Vernetzungsmittel aus der Gruppe, die aus C&sub2;-C&sub8;-Dialdehyden besteht, ausgewählt und Glutaraldehyd bevorzugt ist. Gemäß diesen Literaturstellen scheinen viele der mit Formaldehyd und/oder Forrnaldehyd-Additionsprodukten in Zusammenhang stehenden Nachteile überwunden. Jedoch können die Kosten, die mit der Herstellung von Fasern verbunden sind, die mit Dialdehyd-Vernetzungsmitteln, wie etwa Glutaraldehyd, vernetzt sind, zu hoch sein, um zu einem deutlichen kommerziellen Erfolg zu führen. Daher besteht ein Bedarf an Vernetzungsmitteln für Fasern auf Zellulosebasis, die sowohl bei der Verwendung für die menschliche Haut sicher als auch kommerziell einsetzbar sind.Other references disclose the use of dialdehyde crosslinking agents. See, for example, U.S. Patent 4,689,118, Makoui et al., issued August 25, 1987; and U.S. Patent 4,822,453, Dean et al., issued April 18, 1989. The Dean et al. reference discloses absorbent structures containing individualized, crosslinked fibers, wherein the crosslinking agent is selected from the group consisting of C2 -C8 dialdehydes, with glutaraldehyde being preferred. According to these references, many of the disadvantages associated with formaldehyde and/or formaldehyde addition products appear to be overcome. However, the costs associated with producing fibers crosslinked with dialdehyde crosslinking agents such as glutaraldehyde may be too high to result in significant commercial success. Therefore, there is a need for crosslinking agents for cellulosic fibers that are both safe for use on human skin and commercially viable.

Die Verwendung von Polycarbonsäuren zur Verleihung von Knitterfestigkeit an Baumwolltextilien ist in der Fachwelt bekannt. Vgl. z.B. US-PS 3,526.048, Roland et al., ausgegeben am 1. September 1970; US-PS 2,971.815, Bullock et al., ausgegeben am 14. Februar 1961 und US-PS 4,820.307, Welch et al., ausgegeben am 11. April 1989. Diese Literaturstellen betreffen alle die Behandlung von Baumwolltextilien mit Polycarbonsäuren und speziellen Härtungskatalysatoren zur Verbesserung der Knitterfestigkeit und Haltbarkeitseigenschaften der behandelten Textilien.The use of polycarboxylic acids to impart wrinkle resistance to cotton fabrics is well known in the art. See, for example, U.S. Patent 3,526,048, Roland et al., issued September 1, 1970; U.S. Patent 2,971,815, Bullock et al., issued February 14, 1961; and U.S. Patent 4,820,307, Welch et al., issued April 11, 1989. These references all concern the treatment of cotton fabrics with polycarboxylic acids and special curing catalysts to improve the wrinkle resistance and durability properties of the treated fabrics.

Es wurde nun entdeckt, daß in individualisierten Fasern auf Zellulosebasis durch die Verwendung spezieller Polycarbonsäure- Vernetzungsmittel Ester-Vernetzungen hervorgerufen werden können. Die Ester-Vernetzungsbindungen, die durch Polycarbonsäure- Vernetzungsmittel hervorgerufen sind, unterscheiden sich von Vernetzungsbindungen, die von den Mono- und Dialdehyd-Vernetzungsmitteln stammen, bei welchen acetalische Vernetzungsbindungen gebildet werden. Die Anmelder haben herausgefunden, daß absorbierende Strukturen, die aus diesen individualisierten, Ester-vernetzten Fasern hergestellt sind, erhöhte Naßelastizität und Trockenelastizität sowie verbesserte Reaktion auf Benetzung im Verhältnis zu Strukturen aufweisen, die unvernetzte Fasern enthalten. Wesentlich ist, daß die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geoffenbarten Polycarbonsäuren im Gegensatz zu dem im Stand der Technik üblicherweise verwendeten Formaldehyd und den Formaldehyd-Additionsprodukten nicht toxisch sind. Außerdem ist das bevorzugte Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel, d.h. Zitronensäure, in großen Mengen zu relativ niedrigen Preisen erhältlich, wodurch es kommerziell mit den Aldehyd-Vernetzungsmitteln mithalten kann, ohne daß irgendwelche Bedenken hinsichtlich der Sicherheit für Menschen gegeben sind.It has now been discovered that ester crosslinks can be induced in individualized cellulosic fibers by the use of specific polycarboxylic acid crosslinking agents. The ester crosslinking bonds induced by polycarboxylic acid crosslinking agents differ from crosslinking bonds derived from the mono- and dialdehyde crosslinking agents, which form acetalic crosslinking bonds. Applicants have found that absorbent structures made from these individualized, ester crosslinked fibers exhibit increased wet resilience and dry resilience as well as improved response to wetting relative to structures containing uncrosslinked fibers. Importantly, the polycarboxylic acids disclosed for use in the present invention, in contrast to the formaldehyde and formaldehyde addition products commonly used in the art. In addition, the preferred polycarboxylic acid crosslinking agent, ie citric acid, is available in large quantities at relatively low prices, which allows it to compete commercially with the aldehyde crosslinking agents without any concerns about human safety.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, individualisierte Fasern zur Verfügung zu stellen, die mit einem Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel vernetzt sind, sowie absorbierende Strukturen, die aus solchen Fasern hergestellt sind, wobei die absorbierenden Strukturen, die aus den vernetzten Fasern hergestellt sind, höhere Grade an Absorptionskapazität im Verhältnis zu absorbierenden Strukturen aus unvernetzten Fasern aufweisen und höhere Naßelastizität und höhere Trockenelastizität zeigen als Strukturen, die aus unvernetzten Fasern hergestellt sind.It is an object of this invention to provide individualized fibers crosslinked with a polycarboxylic acid crosslinking agent and absorbent structures made from such fibers, wherein the absorbent structures made from the crosslinked fibers have higher levels of absorbent capacity relative to absorbent structures made from uncrosslinked fibers and exhibit higher wet resilience and higher dry resilience than structures made from uncrosslinked fibers.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, individualisierte Fasern, die mit einem Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel vernetzt sind, sowie absorbierende Strukturen zur Verfügung zu stellen, die aus solchen Fasern, wie sie oben beschrieben sind, hergestellt sind, und die ein verbessertes Gleichgewicht der Absorptionseigenschaften im Verhältnis zu früheren bekannten vernetzten Fasern aufweisen.It is a further object of this invention to provide individualized fibers crosslinked with a polycarboxylic acid crosslinking agent and absorbent structures made from such fibers as described above which have an improved balance of absorbent properties relative to previously known crosslinked fibers.

Es ist ein zusätzliches Ziel dieser Erfindung, sich kommerziell durchsetzende, individualisierte, vernetzte Fasern und absorbierende Strukturen, die gemäß obiger Beschreibung aus solchen Fasern hergestellt sind, zur Verfügung zu stellen, die in Nachbarschaft der menschlichen Haut ohne Sicherheitsbedenken eingesetzt werden können.It is an additional object of this invention to provide commercially viable individualized cross-linked fibers and absorbent structures made from such fibers as described above that can be used in the vicinity of human skin without safety concerns.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, absorbierende Strukturen mit verbesserter Absorptionskapazität und verbesserter Saugwirkung zur Verfügung zu stellen, die bei der tatsächlichen Verwendung hohe Grade an Hauttrockenheit des Trägers verursachen.It is a further object of this invention to provide absorbent structures with improved absorbent capacity and improved wicking action which, in actual use, cause high levels of skin dryness of the wearer.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es wurde herausgefunden, daß die oben angegebenen Ziele durch individualisierte, vernetzte Fasern und Einbau dieser Fasern in absorbierende Strukturen, wie hierin geoffenbart, erreicht werden können. Bevorzugt weisen die individualisierten, vernetzten Fasern, berechnet auf molarer Basis von Zellulose-Anhydroglukose, von etwa 0,5 Mol% bis etwa 10,0 Mol%, bevorzugter zwischen etwa 1,5 Mol% und etwa 6,0 Mol%, Vernetzungsmittel auf, das mit den Fasern in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen umgesetzt ist, wobei das Vernetzungsmittel aus der Gruppe bestehend aus C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäuren ausgewählt ist. Das Vernetzungsmittel wird mit den Fasern in einer Intrafaser- Vernetzungsbindungsform umgesetzt. Es zeigte sich, daß solche Fasern, die durch Wasserretentionswerte (WRVs) von etwa 25 bis etwa 60, bevorzugter von etwa 28 bis etwa 50, gekennzeichnet sind, die im Zusammenhang mit individualisierten, vernetzten Fasern angegebenen Ziele erreichen und unerwartet hohe Absorptionsleistung bei Anwendungen in absorbierenden Strukturen bewirken.It was found that the above mentioned objectives can be achieved by individualized, cross-linked fibers and incorporation of these fibers into absorbent structures as disclosed herein. Preferably, the individualized, crosslinked fibers comprise, calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose, from about 0.5 mole percent to about 10.0 mole percent, more preferably between about 1.5 mole percent and about 6.0 mole percent, of crosslinking agent reacted with the fibers in the form of intrafiber crosslink bonds, wherein the crosslinking agent is selected from the group consisting of C2 -C9 polycarboxylic acids. The crosslinking agent is reacted with the fibers in an intrafiber crosslink bond form. Such fibers characterized by water retention values (WRVs) of from about 25 to about 60, more preferably from about 28 to about 50, have been found to achieve the goals stated in connection with individualized, crosslinked fibers and provide unexpectedly high absorbent performance in absorbent structure applications.

Die individualisierten, vernetzten Fasern werden, ohne den Rahmen der Erfindung einzuschränken, vorzugsweise zu komprimierten absorbierenden Strukturen geformt, die beim Befeuchten expandieren.Without limiting the scope of the invention, the individualized, cross-linked fibers are preferably formed into compressed absorbent structures that expand when moistened.

Die absorbierenden Strukturen können zusätzlich hydrogelbildendes Material enthalten. Deutlich verbesserte Trockenheit der Haut sowie Absorptionskapazität und Trockenheit der Haut des Benützers können bei der gemeinsamen Verwendung von hydrogelbildendem Material und individualisierten, vernetzten Fasern erreicht werden. Deutlich verbesserte Saugwirkung und Absorptionskapazität werden durch Verwendung von individualisierten, vernetzten Fasern gemeinsam mit hydrogelbildendem Material im Vergleich zur Verwendung üblicher, unvernetzter Zellulosefasern gemeinsam mit hydrogelbildendem Material erreicht. Überraschenderweise können solche verbesserten Ergebnisse bei der Verwendung geringerer Mengen von hydrogelbildendem Material, berechnet auf Gewichtsbasis, bei Kissen, die individualisierte, vernetzte Fasern enthalten, im Vergleich zu Kissen aus üblichen Fasern auf Zellulosebasis erreicht werden.The absorbent structures may additionally contain hydrogel-forming material. Significantly improved skin dryness and absorbent capacity and dryness of the user's skin can be achieved by using hydrogel-forming material and individualized, cross-linked fibers together. Significantly improved wicking and absorbent capacity are achieved by using individualized, cross-linked fibers together with hydrogel-forming material compared to using conventional, non-cross-linked cellulosic fibers together with hydrogel-forming material. Surprisingly, such improved results can be achieved by using lower amounts of hydrogel-forming material, calculated on a weight basis, in pads containing individualized, cross-linked fibers compared to pads made from conventional cellulosic fibers.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Fasern auf Zellulosebasis aus verschiedenen natürlichen Quellen sind für die Erfindung verwendbar. Aufgeschlossene Fasern aus Weichholz, Hartholz oder Baumwoll-Linters werden bevorzugt verwendet. Fasern aus Esparto-Gras, Bagasse, Kemp, Flachs und anderenQuellen für ligninhaltige Fasern und Fasern auf Zellulosebasis können ebenso als Rohmaterial in der Erfindung verwendet werden. Die Fasern können in Form einer Aufschlämmung, in Form von Blättern oder nicht als Blätter angeliefert werden. Fasern, die als nasses Vlies, trockenes Vlies oder in einer anderen blattförmigen Gestalt angeliefert werden, werden vorzugsweise durch mechanische Zerteilung des Blattes, vorzugsweise vor dem Kontakt der Fasern mit dem Vernetzungsmittel, in die aufgeloste Form übergeführt. Ebenso bevorzugt werden die Fasern in einem nassen oder befeuchteten Zustand bereitgestellt. Am bevorzugtesten sind die Fasern niemals getrocknete Fasern. Im Fall von trockenem Vlies ist es vorteilhaft, die Fasern vor der mechanischen Zerteilung zu befeuchten, um eine Schädigung der Fasern auf einem Minimum zu halten.Cellulose-based fibers from various natural sources are usable for the invention. from softwood, hardwood or cotton linters are preferably used. Fibers from esparto grass, bagasse, kemp, flax and other sources of lignin-containing fibers and cellulosic fibers may also be used as raw materials in the invention. The fibers may be supplied in slurry form, in sheet form or not as sheets. Fibers supplied as wet web, dry web or other sheet form are preferably converted to the slurry form by mechanical disruption of the sheet, preferably prior to contact of the fibers with the crosslinking agent. Also preferably, the fibers are provided in a wet or moistened state. Most preferably, the fibers are never dried fibers. In the case of dry web, it is advantageous to moisten the fibers prior to mechanical disruption to minimize damage to the fibers.

Die optimale Faserquelle, die in Verbindung mit dieser Erfindung verwendet wird, wird von dem speziellen in Betracht gezogenen Endzweck abhängen. Im allgemeinen sind Zellstoff-Fasern, die durch chemische Aufschlußverfahren hergestellt sind, bevorzugt. Es sind vollständig gebleichte, teilweise gebleichte und ungebleichte Fasern verwendbar. Es kann häufig wünschenswert sein, wegen seiner größeren Helligkeit und der größeren Akzeptanz durch den Konsumenten gebleichten Zellstoff zu verwenden. Für Produkte, wie etwa Papierhandtücher und absorbierende Kissen für Windeln, Damenbinden, Monatshygieneartikel und andere ähnliche absorbierende Papierprodukte, ist es besonders bevorzugt, wegen ihrer ausgezeichneten Absorptionseigenschaften Fasern aus südlichem Weichholz-Zellstoff zu verwenden.The optimum fiber source used in connection with this invention will depend on the particular end use contemplated. In general, wood pulp fibers prepared by chemical pulping processes are preferred. Fully bleached, partially bleached and unbleached fibers are useful. It may often be desirable to use bleached pulp because of its greater brightness and greater consumer acceptance. For products such as paper towels and absorbent pads for diapers, sanitary napkins, catamenials and other similar absorbent paper products, it is particularly preferred to use fibers from southern softwood pulp because of their excellent absorbent properties.

Vernetzungsmittel, die für die vorliegende Entwicklung verwendbar sind, umfassen aliphatische und alizyklische C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäuren. Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Ausdruck "C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure" eine organische Säure, die zwei oder mehrere Carboxyl-(COOH) Gruppen enthält, wobei sie 2 bis 9 Kohlenstoffatome in der Kette oder in dem Ring aufweist, an welcher bzw. an welchem die Carboxylgruppen hängen. Die Carboxylgruppen sind beim Bestimmen der Anzahl der Kohlenstoffatome in der Kette oder dem Ring nicht umfaßt. Zum Beispiel würde 1,2,3- Propantricarbonsäure als eine C&sub3;-Polycarbonsäure, die drei Carboxylgruppen enthält, erachtet. In ähnlicher Weise würde 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure als eine C&sub4;-Polycarbonsäure, die vier Carboxylgruppen enthält, erachtet.Crosslinking agents useful in the present development include aliphatic and alicyclic C2-C9 polycarboxylic acids. As used herein, the term "C2-C9 polycarboxylic acid" refers to an organic acid containing two or more carboxyl (COOH) groups, having from 2 to 9 carbon atoms in the chain or ring to which the carboxyl groups are attached. The carboxyl groups are not included in determining the number of carbon atoms in the chain or ring. For example, 1,2,3- Propanetricarboxylic acid would be considered a C3 polycarboxylic acid containing three carboxyl groups. Similarly, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid would be considered a C4 polycarboxylic acid containing four carboxyl groups.

In besonderer Weise umfassen die C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäuren, die gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als Zellulose-Vernetzungsmittel geeignet sind, aliphatische und alizyklische Säuren, die entweder olefinisch gesättigt oder ungesättigt sind und mindestens drei und vorzugsweise mehr Carboxylgruppen pro Molekül aufweisen oder zwei Carboxylgruppen pro Molekül enthalten, wenn eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung in alpha-, beta-Stellung zu einer oder beiden Carboxylgruppen vorliegt. Eine zusätzliche Anforderung besteht darin, daß zur Bewirkung von Reaktionsfähigkeit bei der Veresterung von Zellulose-Hydroxylgruppen eine gegebene Carboxylgruppe in einer aliphatischen oder alizyklischen Polycarbonsäure durch nicht weniger als zwei Kohlenstoffatome und nicht mehr als drei Kohlenstoffatome von einer zweiten Carboxylgruppe getrennt sein muß. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, scheint es sich aus diesen Anforderungen zu ergeben, daß zur Bewirkung von Reaktivität einer Carboxylgruppe diese imstande sein muß, einen zyklischen 5- oder 6-gliedrigen Anhydridring mit einer benachbarten Carboxylgruppe in dem Polycarbonsäure-Molekül zu bilden. Dort, wo zwei Carboxylgruppen durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung voneinander getrennt sind oder wo beide an den gleichen Ring gebunden sind, müssen die beiden Carboxylgruppen relativ zueinander in der cis-Konfiguration vorliegen, wenn sie auf diese Weise miteinander in Wechselwirkung treten sollen.More particularly, the C2-C9 polycarboxylic acids suitable for use as cellulose crosslinking agents in accordance with the present invention include aliphatic and alicyclic acids which are either olefinically saturated or unsaturated and have at least three and preferably more carboxyl groups per molecule or contain two carboxyl groups per molecule when a carbon-carbon double bond is present in the alpha, beta position to one or both carboxyl groups. An additional requirement is that in order to effect reactivity in the esterification of cellulose hydroxyl groups, a given carboxyl group in an aliphatic or alicyclic polycarboxylic acid must be separated from a second carboxyl group by not less than two carbon atoms and not more than three carbon atoms. Without being bound by theory, it appears from these requirements that in order for a carboxyl group to be reactive, it must be capable of forming a cyclic 5- or 6-membered anhydride ring with an adjacent carboxyl group in the polycarboxylic acid molecule. Where two carboxyl groups are separated by a carbon-carbon double bond, or where both are attached to the same ring, the two carboxyl groups must be in the cis configuration relative to each other if they are to interact in this way.

In aliphatischen Polycarbonsäuren, die drei oder mehr Carboxylgruppen pro Molekül enthalten, stört eine an einem Kohlenstoffatom in Alphastellung zu einer Carboxylgruppe gebundene Hydroxylgruppe die Veresterung und Vernetzung der Fasern auf Zellulosebasis mit Hilfe der Säure nicht. Somit sind Polycarbonsäuren, wie etwa Zitronensäure (die auch als 2-Hydroxy-1,2,3-propan-tricarbonsäure bekannt ist) und Tartrat-Monobernsteinsäuren als Vernetzungsmittel bei der vorliegenden Entwicklung geeignet.In aliphatic polycarboxylic acids containing three or more carboxyl groups per molecule, a hydroxyl group attached to a carbon atom alpha to a carboxyl group does not interfere with the esterification and cross-linking of the cellulosic fibers by the acid. Thus, polycarboxylic acids such as citric acid (also known as 2-hydroxy-1,2,3-propane tricarboxylic acid) and tartrate monosuccinic acids are suitable as cross-linking agents in the present development.

Die Vernetzungsmittel auf Basis der aliphatischen oder alizyklischen C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäuren können auch (ein) Sauerstoff- oder Schwefelatom(e) in der Kette oder in dem Ring, an welche bzw. an welchen die Carboxylgruppen gebunden sind, enthalten. Somit sollen Polycarbonsäuren, wie etwa Oxydibernsteinsäure, die auch als 2,2'-Oxybis-(butandisäure) bekannt ist, Thiodibernsteinsäure und dergleichen ebenfalls vom Umfang der Erfindung umfaßt sein. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung würde Oxydibernsteinsäure als eine C&sub4;-Polycarbonsäure, die vier Carboxylgruppen enthält, bezeichnet werden.The crosslinking agents based on aliphatic or alicyclic C2-C9 polycarboxylic acids may also contain oxygen or sulfur atom(s) in the chain or ring to which the carboxyl groups are attached. Thus, polycarboxylic acids such as oxydisuccinic acid, also known as 2,2'-oxybis(butanedioic acid), thiodisuccinic acid, and the like are also intended to be within the scope of the invention. For purposes of the present invention, oxydisuccinic acid would be referred to as a C4 polycarboxylic acid containing four carboxyl groups.

Beispiele spezieller Polycarbonsäuren, die in den Rahmen dieser Erfindung fallen, umfassen die folgenden: Maleinsäure, Zitrakonsäure, die auch als Methylmaleinsäure bekannt ist, Zitronensäure, Itakonsäure, die auch als Methylenbernsteinsäure bekannt ist, Tricarballylsäure, die auch als 1,2,3-Propantricarbonsäure bekannt ist, trans-Aconitsäure, die auch als trans-1- Propen-1,2,3-tricarbonsäure bekannt ist, 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure, all-cis-1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäure, Mellitsäure, die auch als Benzolhexacarbonsäure bekannt ist, und Oxydibernsteinsäure, die auch als 2,2'-Oxy-bis-(butandisäure) bekannt ist. Die obige Zusammenstellung spezieller Polycarbonsäuren dient nur als Beispiel und ist nicht dazu gedacht, alles zu umfassen. Wesentlich ist, daß das Vernetzungsmittel imstande sein muß, mit mindestens zwei Hydroxylgruppen an benachbart lokalisierten Zelluloseketten in einer einzelnen Zellulosefaser zu reagieren.Examples of specific polycarboxylic acids falling within the scope of this invention include the following: maleic acid, citraconic acid, also known as methylmaleic acid, citric acid, itaconic acid, also known as methylenesuccinic acid, tricarballylic acid, also known as 1,2,3-propanetricarboxylic acid, trans-aconitic acid, also known as trans-1-propene-1,2,3-tricarboxylic acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, all-cis-1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid, mellitic acid, also known as benzenehexacarboxylic acid, and oxydisuccinic acid, also known as 2,2'-oxy-bis-(butanedioic acid). The above list of specific polycarboxylic acids is for illustrative purposes only and is not intended to be all-inclusive. It is essential that the cross-linking agent must be able to react with at least two hydroxyl groups on adjacently located cellulose chains in a single cellulose fiber.

Vorzugsweise sind die hierin verwendeten C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäuren aliphatisch, gesättigt und enthalten mindestens drei Carboxylgruppen pro Molekül. Eine Gruppe bevorzugter Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfaßt Zitronensäure, auch bekannt als 2-Hydroxy-1,2,3- propantricarbonsäure, 1,2,3-Propantricarbonsäure und 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure. Zitronensäure ist besonders bevorzugt, da sie Fasern mit hohen Graden an Absorptionsfähigkeit und Elastizität liefert, für menschliche Haut sicher und nicht irritierend ist und stabile Vernetzungsbindungen ergibt. Außerdem ist Zitronensäure in großen Mengen zu relativ niedrigen Preisen erhältlich, wodurch sie zur Verwendung als ein Vernetzungsmittel kommerziell geeignet ist.Preferably, the C2-C9 polycarboxylic acids used herein are aliphatic, saturated, and contain at least three carboxyl groups per molecule. One group of preferred polycarboxylic acid crosslinking agents for use in the present invention includes citric acid, also known as 2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid, 1,2,3-propanetricarboxylic acid, and 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid. Citric acid is particularly preferred because it provides fibers with high levels of absorbency and elasticity, is safe and non-irritating to human skin, and produces stable crosslink bonds. In addition, citric acid is available in large quantities at relatively low prices, making it commercially suitable for use as a cross-linking agent.

Eine andere Gruppe bevorzugter Vernetzungsmittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfaßt gesättigte C&sub2;-C&sub9;- Polycarbonsäuren, die mindestens ein Sauerstoffatom in der Kette enthalten, an welche die Carboxylgruppen gebunden sind. Beispiele solcher Verbindungen umfassen Oxydibernsteinsäure, Tartrat-Monobernsteinsäure mit der Strukturformel: Another group of preferred crosslinking agents for use in the present invention comprises saturated C₂-C₉ polycarboxylic acids containing at least one oxygen atom in the chain to which the carboxyl groups are attached. Examples of such compounds include oxydisuccinic acid, tartrate monosuccinic acid having the structural formula:

und Tartrat-Dibernsteinsäure mit der Strukturformel and tartrate disuccinic acid with the structural formula

Eine detailliertere Beschreibung der Tartrat-Monobernsteinsäure, Tartrat-Dibernsteinsäure und von Salzen derselben kann in der US-PS 4,663.071, Bush et al., ausgegeben am 5. Mai 1987, gefunden werden.A more detailed description of tartrate monosuccinic acid, tartrate disuccinic acid, and salts thereof can be found in US Pat. No. 4,663,071, Bush et al., issued May 5, 1987.

Fachleute mit Kenntnissen auf dem Gebiet der Polycarbonsäuren werden wissen, daß die oben beschriebenen Vernetzungsmittel auf Basis aliphatischer und alizyklischer C&sub2;-C&sub9;- Polycarbonsäuren in einer Vielzahl von Formen vorliegen können, wie etwa in der freien Säureform und in Form von Salzen derselben. Obwohl die freie Säureform bevorzugt ist, sollen doch alle derartigen Formen innerhalb des Rahmens der Erfindung umfaßt sein.Those skilled in the art of polycarboxylic acids will appreciate that the above-described crosslinking agents based on aliphatic and alicyclic C2-C9 polycarboxylic acids may be in a variety of forms, such as the free acid form and salts thereof. Although the free acid form is preferred, all such forms are intended to be included within the scope of the invention.

Die individualisierten, vernetzten Fasern, die in den absorbierenden Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weisen eine wirksame Menge des C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittels auf, das mit den Fasern in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen umgesetzt ist. Wie hierin verwendet, bezieht sich "wirksame Menge Vernetzungsmittel" auf eine Menge an Vernetzungsmittel, die ausreicht, um eine Verbesserung in mindestens einer wesentlichen Absorptionseigenschaft der Fasern selbst und/oder der die individualisierten, vernetzten Fasern enthaltenden absorbierenden Strukturen im Verhältnis zu üblichen, unvernetzten Fasern zu bewirken. Ein Beispiel einer wesentlichen Absorptionseigenschaft ist die Tropfkapazität, die eine kombinierte Messung der Fluidabsorptionskapazität und der Fluidabsorptionsrate einer absorbierenden Struktur ist. Eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens zur Bestimmung der Tropfkapazität wird später angegeben.The individualized, crosslinked fibers used in the absorbent structures of the present invention have an effective amount of the C2-C9 polycarboxylic acid crosslinking agent reacted with the fibers in the form of intrafiber crosslink bonds. As used herein, "effective amount of crosslinking agent" refers to an amount of crosslinking agent sufficient to effect an improvement in at least one essential absorbent property of the fibers themselves and/or the absorbent structures containing the individualized, crosslinked fibers relative to conventional, uncrosslinked fibers. An example of a essential absorbent property is the drip capacity, which is a combined measurement of the fluid absorption capacity and the fluid absorption rate of an absorbent structure. A detailed description of the method for determining the drip capacity is given later.

Unerwartet gute Ergebnisse werden insbesondere für absorbierende Kissen erhalten, die aus individualisierten, vernetzten Fasern, die mit etwa 0,5 Mol% bis etwa 10,0 Mol%, bevorzugter mit etwa 1,5 Mol% bis etwa 6,0 Mol%, Vernetzungsmittel, das mit den Fasern umgesetzt ist, berechnet auf molarer Basis von Zellulose-Anhydroglukose, hergestellt sind.Unexpectedly good results are obtained particularly for absorbent pads made from individualized, crosslinked fibers reacted with from about 0.5 mole % to about 10.0 mole %, more preferably with from about 1.5 mole % to about 6.0 mole % of crosslinking agent reacted with the fibers, calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose.

Vorzugsweise wird das Vernetzungsmittel mit den Fasern in einem flüssigen Medium und unter solchen Bedingungen in Kontakt gebracht, daß das Vernetzungsmittel in das Innere der einzelnen Faserstrukturen eindringt. Jedoch liegen auch andere Verfahren zur Behandlung mit Vernetzungsmittel, inklusive Besprühen der Fasern, während sie in vereinzelter, aufgelockerter Form vorliegen, innerhalb des Rahmens der Erfindung.Preferably, the crosslinking agent is contacted with the fibers in a liquid medium and under conditions such that the crosslinking agent penetrates into the interior of the individual fiber structures. However, other methods of treating with crosslinking agent, including spraying the fibers while they are in an isolated, loosened form, are also within the scope of the invention.

Die Anmelder haben entdeckt, daß die Vernetzungsreaktion mit vernünftigen Geschwindigkeiten ohne Katalysator durchgeführt werden kann, sofern der pH innerhalb eines speziellen Bereichs (der weiter unten im Detail besprochen wird) gehalten wird. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, wo gelehrt wird, daß spezielle Katalysatoren zur Schaffung einer ausreichend raschen Veresterung und Vernetzung von faseriger Zellulose mit Hilfe von Polycarbonsäure-Vernetzungsmitteln erforderlich sind, um eine wirtschaftliche Durchführung zu erreichen. Vgl. z.B. US-PS 4,820.307, Welch et al., ausgegeben am 11. April 1989.Applicants have discovered that the crosslinking reaction can be carried out at reasonable rates without a catalyst provided the pH is maintained within a specific range (discussed in detail below). This is in contrast to the prior art which teaches that special catalysts are required to provide sufficiently rapid esterification and crosslinking of fibrous cellulose using polycarboxylic acid crosslinking agents to achieve economic operation. See, for example, U.S. Patent 4,820,307, Welch et al., issued April 11, 1989.

Sofern es jedoch gewünscht wird, können die Fasern vor der Vernetzung auch mit einem geeigneten Katalysator in Kontakt gebracht werden. Die Anmelder haben herausgefunden, daß Art und Menge des Katalysators sowie das Verfahren, um ihn mit den Fasern in Kontakt zu bringen, von dem speziellen durchgeführten Vernetzungsverfahren abhängen. Diese Variablen werden später in größerem Detail besprochen.However, if desired, the fibers may also be contacted with a suitable catalyst prior to crosslinking. Applicants have found that the type and amount of catalyst, as well as the method of contacting it with the fibers, will depend on the particular crosslinking process being performed. These variables are discussed in greater detail later.

Sobald die Fasern mit dem Vernetzungsmittel und mit dem Katalysator, wenn einer verwendet wird, behandelt sind, wird die Umsetzung des Vernetzungsmittels mit den Fasern im wesentlichen bei Abwesenheit von Interfaser-Bindungen verursacht, d.h. daß der Interfaser-Kontakt im Verhältnis zu unaufgelockerten Zellstoff-Fasern in einem geringen Ausmaß aufrechterhalten wird, oder die Fasern werden in einer Lösung untergetaucht, die die Bildung von Interfaser-Bindung, insbesondere von Wasserstoffbindung, nicht erleichtert. Das führt zur Bildung von Vernetzungsbindungen, die in ihrer Natur Intrafaser-Bindungen sind. Unter diesen Bedingungen reagiert das Vernetzungsmittel zur Bildung von Vernetzungsbindungen zwischen Hydroxylgruppen einer einzelnen Zellulosekette oder zwischen Hydroxylgruppen von benachbart lokalisierten Zelluloseketten einer einzelnen Zellulosefaser.Once the fibers are treated with the crosslinking agent and with the catalyst, if one is used, the reaction of the crosslinking agent with the fibers is essentially in the absence of interfiber bonds, ie that interfiber contact is maintained to a low degree relative to un-fluffed pulp fibers, or the fibers are immersed in a solution which does not facilitate the formation of interfiber bonds, particularly hydrogen bonds. This results in the formation of crosslink bonds which are intrafiber bonds in nature. Under these conditions, the crosslinking agent reacts to form crosslink bonds between hydroxyl groups of a single cellulose chain or between hydroxyl groups of adjacently located cellulose chains of a single cellulose fiber.

Obwohl es nicht zum Zweck der Einschränkung des Rahmens der Erfindung angegeben ist oder eine solche Beschränkung beabsichtigt ist, wird angenommen, daß die Carboxylgruppen an dem Polybarbonsäure-Vernetzungsmittel mit den Hydroxylgruppen der Zellulose unter Bildung von Esterbindungen reagieren. Die Bildung von Esterbindungen, von denen angenommen wird, daß sie die wünschenswerte Bindungsart zur Hervorrufung stabiler Vernetzungsbindungen darstellen, wird unter sauren Reaktionsbedindungen begünstigt. Daher sind saure Vernetzungsbedindungen, d.h. pH-Bereiche von etwa 1,5 bis etwa 5, für die Zwecke dieser Erfindung außerordentlich bevorzugt.Although not stated for the purpose of limiting the scope of the invention, nor is such a limitation intended, it is believed that the carboxyl groups on the polycarboxylic acid crosslinking agent react with the hydroxyl groups of the cellulose to form ester bonds. The formation of ester bonds, which are believed to be the desirable type of bonding to produce stable crosslink bonds, is favored under acidic reaction conditions. Therefore, acidic crosslinking conditions, i.e., pH ranges of from about 1.5 to about 5, are highly preferred for the purposes of this invention.

Vor der Reaktion des Vernetzungsmittels mit den Fasern werden die Fasern vorzugsweise mechanisch zu einer niedrigdichten, individualisierten, faserigen Form defibriert, die als "Fluff" bekannt ist. Mechanische Defibrierung kann durch eine Vielzahl von Verfahren ausgeführt werden, die derzeit in der Fachwelt bekannt sind oder die im folgenden bekannt werden. Mechanische Defibrierung erfolgt vorzugsweise durch ein Verfahren, bei welchem Knotenbildung und Faserschädigung auf einem Minimum gehalten werden. Eine Art von Vorrichtung, die sich als besonders geeignet zur Defibrierung der Fasern auf Zellulosebasis erwiesen hat, ist die dreistufige Fluffbildungsvorrichtung, die in der US-PS 3,987.968, ausgegeben an D. R. Moore und O. A. Shields am 26. Oktober 1976, auf welches Patent hier speziell hingewiesen wird, beschrieben ist. Die in der US-PS 3,987.968 beschriebene Fluffbildungsvorrichtung unterwirft die feuchten Zellstoff-Fasern auf Zellulosebasis einer Kombination von mechanischem Stoß, mechanischer Bewegung, Luftbewegung und einem begrenzten Ausmaß an Lufttrocknung, um einen im wesentlichen knotenfreien Fluff zu bilden. Den individualisierten Fasern wird hier ein erhöhtes Ausmaß an Kräuselung und Drall im Verhältnis zum Ausmaß an Kräuselung und Drall, die natürlicherweise in solchen Fasern vorliegen, verliehen. Es wird angenommen, daß diese zusätzliche Kräuselung und Drehung den elastischen Charakter von absorbierenden Strukturen, die aus den fertigen vernetzten Fasern hergestellt sind, erhöhen.Prior to reacting the crosslinking agent with the fibers, the fibers are preferably mechanically defibrated into a low density, individualized, fibrous form known as "fluff." Mechanical defibration can be accomplished by a variety of methods now known in the art or which will become known hereinafter. Mechanical defibration is preferably accomplished by a method in which knotting and fiber damage are minimized. One type of device which has been found to be particularly suitable for defibrating the cellulosic fibers is the three-stage fluffing device described in U.S. Patent 3,987,968, issued to DR Moore and OA Shields on October 26, 1976, which patent is specifically incorporated herein by reference. The fluffing device described in U.S. Patent 3,987,968 subjects the wet cellulosic pulp fibers to a combination of mechanical shock, mechanical agitation, air agitation and a limited amount of air drying to form a substantially knot-free fluff. The individualized fibers are here imparted an increased amount of crimp and twist relative to the amount of crimp and twist naturally present in such fibers. This additional crimp and twist is believed to increase the elastic character of absorbent structures made from the finished crosslinked fibers.

Andere Methoden, die zur Defibrierung der Fasern auf Zellulosebasis verwendbar sind, umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, die Behandlung mit einem Waring-Mischer sowie die tangentielle Berührung der Fasern mit einem rotierenden Scheiben-Refiner oder einer Drahtbürste. Vorzugsweise wird während einer solchen Defibrierung ein Luftstrom gegen die Fasern gerichtet, um beim Auftrennen der Fasern zu im wesentlichen individueller Form zu unterstützen.Other methods useful for defibrating the cellulosic fibers include, but are not limited to, treatment with a Waring blender and tangential contact of the fibers with a rotating disk refiner or wire brush. Preferably, during such defibration, a stream of air is directed against the fibers to assist in separating the fibers into substantially individual shapes.

Unabhängig von der speziellen mechanischen Vorrichtung, die zur Bildung des Fluff verwendet wird, werden die Fasern vorzugsweise mechanisch behandelt, wobei sie anfänglich mindestens etwa 20 % Feuchtigkeit, und vorzugsweise zwischen etwa 40 % und etwa 65 % Feuchtigkeit, enthalten.Regardless of the particular mechanical device used to form the fluff, the fibers are preferably mechanically treated to initially contain at least about 20% moisture, and preferably between about 40% and about 65% moisture.

Es kann auch mechanische Raffination von Fasern bei hoher Konsistenz oder von teilweise getrockneten Fasern eingesetzt werden, um Kräuselung oder Drall der Fasern zusätzlich zu der als Folge der mechanischen Defibrierung gebildeten Kräuselung oder Drehung zu bewirken.Mechanical refining of high consistency or partially dried fibers may also be used to impart crimp or twist to the fibers in addition to the crimp or twist formed as a result of mechanical defibration.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Fasern haben einzigartige Kombinationen von Steifheit und Elastizität, die es den aus den Fasern hergestellten absorbierenden Strukturen ermöglichen, hohe Grade an Absorptionsvermögen beizubehalten, und weisen hohe Grade an Elastizität und eine expansionsmäßige Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten einer trockenen, komprimierten absorbierenden Struktur auf. Zusätzlich dazu, daß die vernetzten Fasern Vernetzungsgrade innerhalb der angegebenen Bereiche aufweisen, sind sie dadurch gekennzeichnet, daß sie Wasserretentionswerte (WRVs) von weniger als etwa 60, vorzugsweise etwa 28 bis etwa 50, und bevorzugter zwischen etwa 30 und etwa 45 für übliche chemisch aufgeschlossene Papiermacherfasern aufweisen. Der WRV einer speziellen Faser ist ein Maß für den Grad der Vernetzung. Sehr stark vernetzte Fasern, wie jene, die durch viele bekannte oben besprochene Vernetzungsverfahren des Stands der Technik hergestellt sind, zeigten WRV-Werte von weniger als etwa 25 und im allgemeinen weniger als etwa 20. Das spezielle verwendete Vernetzungsverfahren wird selbstverständlich den WRV der vernetzten Faser beeinflussen. Es wird jedoch angenommen und es ist dies auch beabsichtigt, daß jedes Verfahren, das zu Vernetzungsgraden und WRV-Werten innerhalb der angegebenen Grenzen führt, innerhalb des Rahmens dieser Erfindung liegt. Verwendbare Verfahren zur Vernetzung umfassen Trockenvernetzungsverfahren und Vernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung, wie allgemein in dem Kapitel über den Hintergrund der Erfindung besprochen wurde. Bestimmte bevorzugte Trockenvernetzungsverfahren und Vernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung zur Herstellung der individualisierten, vernetzten Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung werden später detaillierter besprochen. Vernetzungsfahren in wässeriger Lösung, bei welchen die Lösung eine Ursache dafür ist, daß die Fasern stark gequollen werden, werden zu Fasern mit WRV-Werten führen, die bei über 60 liegen. Diese Fasern werden eine unzureichende Steifheit und Elastizität für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ergeben.The fibers made according to the present invention have unique combinations of stiffness and resilience which enable the absorbent structures made from the fibers to maintain high levels of absorbency and exhibit high levels of resilience and expansion responsiveness upon wetting a dry, compressed absorbent structure. In addition to having levels of crosslinking within the specified ranges, the crosslinked fibers are characterized by having water retention values (WRVs) of less than about 60, preferably from about 28 to about 50, and more preferably between about 30 and about 45 for conventional chemically pulped papermaking fibers. The WRV of a particular fiber is a measure of the degree of crosslinking. Very highly crosslinked fibers, such as those made by many of the known prior art crosslinking processes discussed above, have exhibited WRV values of less than about 25 and generally less than about 20. The particular crosslinking process used will, of course, affect the WRV of the crosslinked fiber. However, it is believed and intended that any process which results in crosslinking levels and WRV values within the specified limits is within the scope of this invention. Useful methods of crosslinking include dry crosslinking processes and non-aqueous solution crosslinking processes, as generally discussed in the Background of the Invention section. Certain preferred dry crosslinking processes and non-aqueous solution crosslinking processes for producing the individualized, crosslinked fibers of the present invention are discussed in more detail later. Aqueous solution crosslinking processes in which the solution is a cause of the fibers becoming excessively swollen will result in fibers having WRV values in excess of 60. These fibers will provide insufficient stiffness and elasticity for the purposes of the present invention.

Unter spezieller Bezugnahme auf Trockenvernetzungsverfahren können individualisierte, vernetzte Fasern durch ein solches Verfahren hergestellt werden, indem eine Menge von Fasern auf Zellulosebasis bereitgestellt wird, eine Aufschlämmung der Fasern mit einem Vernetzungsmittel der oben beschriebenen Art und Menge in Kontakt gebracht wird, die Fasern in im wesentlichen individuelle Form mechanisch aufgetrennt, z.B. defibriert, und die Fasern getrocknet werden und das Vernetzungsmittel in Gegenwart eines Katalysators zur Umsetzung mit den Fasern gebracht wird, um Vernetzungsbindungen zu bilden, während die Fasern in im wesentlichen individueller Form gehalten werden. Es wird angenommen, daß der Defibrationsschritt, abgesehen vom Trocknungsschritt, zusätzliche Kräuselung verleiht. Die anschließende Trocknung wird von einer Drehung der Fasern begleitet, wobei das Ausmaß der Drehung durch die gekräuselte Geometrie der Faser verstärkt wird. Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck Faser-"Kräuselung" auf eine geometrische Krümmung der Faser um die Längsachse der Faser. "Drehung" bezieht sich auf eine Rotation der Faser um den senkrechten Querschnitt der Längsachse der Faser. Die Fasern des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sind individualisiert, in Intrafaser-Bindungsform vernetzt und stark gedreht und gekräuselt.With particular reference to dry crosslinking processes, individualized crosslinked fibers can be prepared by such a process by providing a quantity of cellulosic fibers, contacting a slurry of the fibers with a crosslinking agent of the type and amount described above, mechanically separating the fibers into substantially individual form, e.g., defibrating, and drying the fibers, and causing the crosslinking agent to react with the fibers in the presence of a catalyst to form crosslink bonds while maintaining the fibers in substantially individual form. The defibrating step is believed to impart additional crimp, apart from the drying step. Subsequent drying is accompanied by twisting of the fibers, the extent of twisting being determined by the crimped geometry of the fiber. is reinforced. As used herein, the term fiber "crimp" refers to a geometric curvature of the fiber about the long axis of the fiber. "Twist" refers to a rotation of the fiber about the perpendicular cross-section of the long axis of the fiber. The fibers of the preferred embodiment of the present invention are individualized, cross-linked in intrafiber bond form, and highly twisted and crimped.

Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "Drehungszahl" auf die Anzahl der Drehungsknoten, die in einer bestimmten Länge der Faser vorliegen. Die Drehungszahl wird als ein Mittel zur Messung des Ausmaßes verwendet, bis zu welchem eine Faser um ihre Längsachse gedreht ist. Der Ausdruck "Drehungsknoten" bezieht sich auf eine im wesentlichen achsiale Drehung von 180º um die Längsachse der Faser, wobei ein Teil der Faser (d.h. der "Knoten") im Verhältnis zum Rest der Faser dunkel erscheint, wenn er durch ein Mikroskop mit durchgehendem Licht betrachtet wird. Der Abstand zwischen den Knoten entspricht einer achsialen Rotation von 180º. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird wissen, daß das Auftreten eines Drehungsknotens nach obiger Beschreibung in erster Linie ein visuelles und nicht ein physikalisches Phänomen darstellt. Jedoch ist die Anzahl der Drehungsknoten auf einer bestimmten Faserlänge (d.h. die Drehungszahl) ein direktes Maß für das Ausmaß der Faserdrehung, die ihrerseits ein physikalischer Parameter der Faser ist. Das Auftreten und die Menge von Drehungsknoten werden davon abhängen, ob die Faser eine Sommerholz-Faser oder eine Frühjahrsholz-Faser ist. Die Drehungsknoten und die Gesamtdrehungszahl werden durch ein Verfahren der Drehungszahl-Bildanalyse bestimmt, das in dem Abschnitt der Offenbarung über die experimentellen Verfahren beschrieben wird. Die mittlere Drehungszahl, auf die bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Fasern Bezug genommen wird, wird durch das oben erwähnte Drehungszahl-Verfahren eindeutig bestimmt. Bei der Auszählung der Drehungsknoten sollten jene Teile der Faser, die durch Faserschädigung oder Faserkompression verdunkelt sind, von jenen Faserteilen, die infolge Faserdrehung dunkel erscheinen, unterschieden werden.As used herein, the term "twist number" refers to the number of twist nodes present in a given length of fiber. Twist number is used as a means of measuring the extent to which a fiber is twisted about its long axis. The term "twist node" refers to a substantially 180º axial rotation about the long axis of the fiber, whereby a portion of the fiber (i.e., the "node") appears dark relative to the rest of the fiber when viewed through a transmitted light microscope. The distance between nodes corresponds to an axial rotation of 180º. Those skilled in the art will appreciate that the appearance of a twist node as described above is primarily a visual rather than a physical phenomenon. However, the number of twist knots on a given length of fiber (i.e., the twist number) is a direct measure of the extent of fiber twist, which in turn is a physical parameter of the fiber. The occurrence and amount of twist knots will depend on whether the fiber is a summerwood fiber or a springwood fiber. The twist knots and the total twist number are determined by a twist number image analysis method described in the Experimental Methods section of the disclosure. The average twist number referred to in describing the fibers of the invention is uniquely determined by the twist number method mentioned above. In counting the twist knots, those parts of the fiber that are darkened by fiber damage or fiber compression should be distinguished from those fiber parts that appear dark due to fiber twist.

Die tatsächliche Drehungszahl einer gegebenen beliebigen Faserprobe wird von dem Verhältnis von Frühjahrsholz-Fasern zu Sommerholz-Fasern abhängen. Die Drehungszahl von beliebigen speziellen Frühjahrsholz- oder Sommerholz-Fasern wird auch von Faser zu Faser unterschiedlich sein. Nichtsdestoweniger sind die Begrenzungen der mittleren Drehungszahl günstig, um die Erfindung zu definieren, und diese Begrenzungen gelten unabhängig von der speziellen Kombination von Frühjahrsholz-Fasern mit Sommerholz-Fasern. Das heißt, daß jede Fasermenge mit Drehungszahlen, die innerhalb der angegebenen Begrenzungen der Drehungszahl liegen, innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen sollen, sofern die anderen beanspruchten Begrenzungen eingehalten sind.The actual twist number of any given fiber sample is determined by the ratio of spring wood fibers to summerwood fibers. The twist number of any particular springwood or summerwood fibers will also vary from fiber to fiber. Nevertheless, the average twist number limitations are convenient for defining the invention, and these limitations apply regardless of the particular combination of springwood fibers with summerwood fibers. That is, any set of fibers having twist numbers that are within the stated twist number limitations are intended to be within the scope of the present invention, provided the other claimed limitations are met.

Bei der Messung der Drehungszahl für eine Faserprobe ist es wichtig, daß eine ausreichende Fasermenge geprüft wird, um den Mittelwert der verschiedenen einzelnen Faserdrehungsgrade genau wiederzugeben. Es wird vorgeschlagen, daß mindestens fünf (5) Inch einer kumulativen Faserlänge eines repräsentativen Samples einer Masse von Fasern untersucht werden, um einen repräsentativen Wert für die Faserdrehungszahl zu erhalten.When measuring the twist number for a fiber sample, it is important that a sufficient amount of fiber be tested to accurately represent the average of the various individual fiber twist levels. It is suggested that at least five (5) inches of cumulative fiber length from a representative sample of a mass of fibers be tested to obtain a representative value for the fiber twist number.

Die Drehungszahl der nassen Faser wird analog der Drehungszahl der trockenen Faser beschrieben und gemessen, wobei dieses Verfahren nur insofern abgeändert ist, als die Faser vor der Untersuchung mit Wasser benetzt wird und die Drehungsknoten dann im Naßzustand der Faser in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Drehungszahl-Bildanalyse ausgezählt werden.The twist number of the wet fiber is described and measured analogously to the twist number of the dry fiber, whereby this procedure is only modified in that the fiber is wetted with water before the examination and the twist nodes are then counted in the wet state of the fiber in accordance with the twist number image analysis procedure.

Vorzugsweise beträgt die durchschnittliche Drehungszahl der trockenen Faser mindestens etwa 2,5 Drehungsknoten pro Millimeter und die durchschnittliche Drehungszahl der nassen Faser liegt bei mindestens etwa 1,5 Drehungsknoten pro Millimeter und liegt mindestens 1,5 Drehungsknoten pro Millimeter tiefer als die Drehungszahl der trockenen Faser. Am bevorzugtesten beträgt die durchschnittliche Drehungszahl der trockenen Faser mindestens etwa 3,0 Drehungsknoten pro Millimeter und die durchschnittliche Drehungszahl der nassen Faser liegt bei mindestens etwa 2,0 Drehungsknoten pro Millimeter und beträgt mindestens 1,0 Drehungsknoten pro Millimeter weniger als die Drehungszahl der trockenen Faser.Preferably, the average twist number of the dry fiber is at least about 2.5 twist knots per millimeter and the average twist number of the wet fiber is at least about 1.5 twist knots per millimeter and is at least 1.5 twist knots per millimeter less than the twist number of the dry fiber. Most preferably, the average twist number of the dry fiber is at least about 3.0 twist knots per millimeter and the average twist number of the wet fiber is at least about 2.0 twist knots per millimeter and is at least 1.0 twist knot per millimeter less than the twist number of the dry fiber.

Zusätzlich zu der Tatsache, daß die Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung gedreht sind, sind sie auch gekräuselt. Faserkräuselung kann als eine anteilsmäßige Verkürzung der Faser durch Knicke, Drehungen und/oder Biegungen in der Faser beschrieben werden. Für die Zwecke dieser Offenbarung soll Faserkräuselung vom Standpunkt eines zweidimensionalen Feldes her gemessen werden. Auf das Ausmaß der Faserkräuselung wird durch einen Faserkräuselindex Bezug genommen. Der Faserkräuselfaktor, eine zweidimensionale Messung der Kräuselung, wird durch Betrachten der Faser in einer zweidimensionalen Ebene bestimmt, wobei die projizierte Länge der Faser als die längste Dimension eines Rechtecks, das die Faser umschreibt, LR, und die tatsächliche Länge der Faser LA gemessen werden und dann der Faserkräuselungsfaktor aus der folgenden Gleichung berechnet wird:In addition to the fact that the fibers according to the present invention are twisted, they are also crimped. Fiber curl can be described as a proportional shortening of the fiber due to kinks, twists and/or bends in the fiber. For the purposes of this disclosure, fiber curl shall be measured from the standpoint of a two-dimensional field. The amount of fiber curl is referred to by a fiber curl index. The fiber curl factor, a two-dimensional measurement of curl, is determined by viewing the fiber in a two-dimensional plane, measuring the projected length of the fiber as the longest dimension of a rectangle circumscribing the fiber, LR, and the actual length of the fiber, LA, and then calculating the fiber curl factor from the following equation:

(1) Kräuselfaktor = (LA/LR) - 1(1) Curl factor = (LA/LR) - 1

Ein Verfahren der Faserkräuselindex-Bildanalyse wird zur Messung von LR und LA verwendet. Dieses Verfahren wird in dem Abschnitt dieser Offenbarung über die Experimentellen Methoden beschrieben. Die Hintergrundinformation für dieses Verfahren ist beschrieben in dem 1979 International Paper Physics Conference Symposium, The Harrison Hotel, Harrison Hot Springs, British Columbia, 17.-19. September 1979, in einer Schrift mit dem Titel "Application Of Image Analysis To Pulp Fibre Characterization: Part 1", von B. D. Jordan und D. H. Page, S. 104-114, Canadian Pulp and Paper Association (Montreal, Quebec, Canada), wobei auf diese Literaturstelle hierin speziell Bezug genommen wird.A fiber curl index image analysis method is used to measure LR and LA. This method is described in the Experimental Methods section of this disclosure. The background information for this method is described in the 1979 International Paper Physics Conference Symposium, The Harrison Hotel, Harrison Hot Springs, British Columbia, September 17-19, 1979, in a paper entitled "Application Of Image Analysis To Pulp Fibre Characterization: Part 1," by B. D. Jordan and D. H. Page, pp. 104-114, Canadian Pulp and Paper Association (Montreal, Quebec, Canada), which reference is specifically incorporated herein by reference.

Vorzugsweise haben die Fasern einen Kräuselfaktor von mindestens etwa 0,30 und bevorzugter von mindestens etwa 0,50.Preferably, the fibers have a crimp factor of at least about 0.30, and more preferably at least about 0.50.

Wenn die Fasern während des Trocknens und der Vernetzung in im wesentlichen individueller Form gehalten werden, wird es den Fasern ermöglicht, sich während der Trocknung zu drehen und dabei in derartig gedrehtem, gekräuseltem Zustand vernetzt zu werden. Ein Trocknen der Fasern unter solchen Bedingungen, daß sich die Fasern drehen und kräuseln können, wird als eine Trocknung der Fasern unter im wesentlichen uneingeschränkten Bedingungen bezeichnet. Andererseits führt eine Trocknung der Fasern in Blattform zu getrockneten Fasern, die nicht so stark gedreht und gekräuselt sind wie Fasern, die im wesentlichen in individualisierter Form getrocknet wurden. Es wird angenommen, daß Interfaser-Wasserstoffbindung das relative Auftreten von Drehung und Kräuselung der Faser "einschränkt".When the fibers are maintained in substantially individual form during drying and crosslinking, the fibers are allowed to twist during drying and thereby become crosslinked in such a twisted, curled state. Drying the fibers under conditions such that the fibers can twist and curl is referred to as drying the fibers under substantially unconstrained conditions. On the other hand, drying the fibers in sheet form results in dried fibers that are not as twisted and are curled like fibers that have been dried in substantially individualized form. Interfiber hydrogen bonding is believed to "limit" the relative occurrence of twist and curl of the fiber.

Es gibt verschiedene Verfahren, durch welche die Fasern mit dem Vernetzungsmittel und dem Katalysator (wenn ein Katalysator verwendet wird) in Kontakt gebracht werden können. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Fasern mit einer Lösung in Kontakt gebracht, die anfänglich sowohl das Vernetzungsmittel als auch den Katalysator enthält. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Fasern mit einer wässerigen Lösung des Vernetzungsmittels in Kontakt gebracht und vor der Zugabe des Katalysators eingetaucht. Anschließend wird der Katalysator zugesetzt. Bei einem dritten Ausführungsbeispiel werden Vernetzungsmittel und Katalysator zu einer wässerigen Aufschlämmung der Fasern auf Zellulosebasis zugesetzt. Andere Verfahren zusätzlich zu den hierin beschriebenen werden für den Fachmann eindeutig sein und sollen innerhalb des Rahmens dieser Erfindung umfaßt sein. Unabhängig von dem speziellen Verfahren, durch welches die Fasern mit Vernetzungsmittel und Katalysator (wenn ein Katalysator verwendet wird) in Kontakt gebracht werden, werden die Fasern auf Zellulosebasis, das Vernetzungsmittel und der Katalysator vorzugsweise gemischt und/oder in ausreichender Weise ansaugen gelassen, damit den Fasern ein gründlicher Kontakt ermöglicht wird und die einzelnen Fasern imprägniert werden.There are several methods by which the fibers can be contacted with the crosslinking agent and catalyst (if a catalyst is used). In one embodiment, the fibers are contacted with a solution initially containing both the crosslinking agent and catalyst. In another embodiment, the fibers are contacted with an aqueous solution of the crosslinking agent and immersed prior to the addition of the catalyst. The catalyst is then added. In a third embodiment, the crosslinking agent and catalyst are added to an aqueous slurry of the cellulosic fibers. Other methods in addition to those described herein will be apparent to those skilled in the art and are intended to be encompassed within the scope of this invention. Regardless of the particular method by which the fibers are contacted with the crosslinking agent and catalyst (if a catalyst is used), the cellulosic fibers, crosslinking agent and catalyst are preferably mixed and/or sufficiently agitated to allow the fibers to make thorough contact and to impregnate the individual fibers.

Die Anmelder haben herausgefunden, daß die Vernetzungsreaktion ohne Verwendung eines Katalysators erreicht werden kann, wenn der pH der das Vernetzungsmittel enthaltenden Lösung innerhalb der später angegebenen Bereiche gehalten wird. Insbesondere sollte der wässerige Anteil der Aufschlämmung der Zellulosefaser oder der Vernetzungsmittellösung auf einen Ziel-pH zwischen etwa pH 1,5 und etwa pH 5, bevorzugter zwischen etwa pH 2,0 und etwa pH 3,5, während des Kontaktzeitraums zwischen dem Vernetzungsmittel und den Fasern eingestellt werden. Vorzugsweise wird der pH durch Zusatz einer Base, wie etwa Natriumhydroxid, zu der Lösung des Vernetzungsmittels eingestellt.Applicants have discovered that the crosslinking reaction can be achieved without the use of a catalyst if the pH of the solution containing the crosslinking agent is maintained within the ranges specified below. In particular, the aqueous portion of the cellulose fiber slurry or crosslinking agent solution should be adjusted to a target pH of between about pH 1.5 and about pH 5, more preferably between about pH 2.0 and about pH 3.5, during the contact period between the crosslinking agent and the fibers. Preferably, the pH is adjusted by adding a base, such as sodium hydroxide, to the crosslinking agent solution.

Unabhängig von den obigen Angaben kann im allgemeinen jede Substanz, die den Vernetzungsmechanismus katalysieren kann, verwendet werden. Verwendbare Katalysatoren umfassen Alkalimetall- Hypophosphite, Alkalimetall-Phosphite, Alkalimetall-Polyphosphate, Alkalimetall-Phosphate und Alkalimetall-Sulfate. Besonders bevorzugte Katalysatoren sind die Alkalimetall-Hypophosphite, Alkalimetall-Phosphate und Alkalimetall-Sulfate. Der Mechanismus der Katalyse ist unbekannt, obwohl die Anmelder annehmen, daß die Katalysatoren einfach als Puffermittel wirken können, wobei sie die pH-Werte innerhalb der gewünschten Bereiche halten. Eine vollständigere Liste von hierin verwendbaren Katalysatoren kann in der US-PS 4,820.307, Welch et al., ausgegeben am 11. April 1989, die hierin als Referenz angegeben ist, gefunden werden. Der ausgewählte Katalysator kann als einziges Katalysemittel oder er kann in Kombination mit einem oder mehreren anderen Katalysatoren verwendet werden.Regardless of the above, in general any substance that can catalyze the cross-linking mechanism can be used Useful catalysts include alkali metal hypophosphites, alkali metal phosphites, alkali metal polyphosphates, alkali metal phosphates, and alkali metal sulfates. Particularly preferred catalysts are the alkali metal hypophosphites, alkali metal phosphates, and alkali metal sulfates. The mechanism of catalysis is unknown, although applicants believe that the catalysts may simply act as buffering agents, maintaining pH values within desired ranges. A more complete list of catalysts useful herein can be found in U.S. Patent 4,820,307, Welch et al., issued April 11, 1989, which is incorporated herein by reference. The selected catalyst may be used as the sole catalytic agent or it may be used in combination with one or more other catalysts.

Die vorzugsweise verwendete Menge des Katalysators hängt selbstverständlich von der speziellen Art und Menge des Vernetzungsmittels und den Reaktionsbedingungen, insbesondere von Temperatur und pH, ab. Im allgemeinen werden Katalysatormengen, basierend auf technischen und wirtschaftlichen Überlegungen, zwischen etwa 5 Gew.% und etwa 80 Gew.%, bezogen auf das Gewicht von den Fasern auf Zellulosebasis zugesetztem Vernetzungsmittel, bevorzugt. Für beispielhafte Zwecke ist in dem Fall, wo der verwendete Katalysator Natrium-Hypophosphit und das Vernetzungsmittel Zitronensäure ist, eine Katalysatormenge von etwa 50 Gew.%, bezogen auf die Menge zugesetzter Zitronensäure, bevorzugt. Zusätzlich ist es wünschenswert, den wässerigen Anteil der Aufschlämmung der Faser auf Zellulosebasis oder der Lösung des Vernetzungsmittels auf einen Ziel-pH zwischen etwa pH 1,5 und etwa pH 5, bevorzugter zwischen etwa pH 2,0 und etwa pH 3,5, während des Zeitraums des Kontakts zwischen dem Vernetzungsmittel und den Fasern einzustellen.The amount of catalyst preferably used will, of course, depend on the particular type and amount of crosslinking agent and the reaction conditions, particularly temperature and pH. In general, based on technical and economic considerations, catalyst amounts of between about 5% by weight and about 80% by weight, based on the weight of crosslinking agent added to the cellulosic fibers, are preferred. For exemplary purposes, in the case where the catalyst used is sodium hypophosphite and the crosslinking agent is citric acid, a catalyst amount of about 50% by weight, based on the amount of citric acid added, is preferred. In addition, it is desirable to adjust the aqueous portion of the cellulosic fiber slurry or crosslinking agent solution to a target pH between about pH 1.5 and about pH 5, more preferably between about pH 2.0 and about pH 3.5, during the period of contact between the crosslinking agent and the fibers.

Die Fasern auf Zellulosebasis sollten im allgemeinen entwässert und gegebenenfalls getrocknet werden. Die verwendbaren und optimalen Konsistenzen werden in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Fluffbildungseinrichtung abhängen. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Fasern auf Zellulosebasis entwässert und optimal auf eine Konsistenz zwischen etwa 20 % und etwa 80 % getrocknet. Bevorzugter werden die Fasern entwässert und auf einen Konsistenzgrad zwischen etwa 35 % und etwa 60 % getrocknet. Ein Trocknen der Fasern auf diese bevorzugten Bereiche wird im allgemeinen die Defibrierung der Fasern zu individualisierter Form erleichtern, ohne daß übermäßige Knotenbildung, die mit höheren Feuchtigkeitsgehalten verbunden ist, und ohne daß höhere Ausmaße an Faserschädigung, die mit niedrigeren Feuchtigkeitsgehalten verbunden ist, auftreten.The cellulosic fibers should generally be dewatered and optionally dried. The usable and optimal consistencies will depend on the type of fluffing device used. In the preferred embodiments, the cellulosic fibers are dewatered and optimally dried to a consistency between about 20% and about 80%. More preferably, the fibers are dewatered and dried to a consistency level of between about 35% and about 60%. Drying the fibers to these preferred ranges will generally facilitate defibration of the fibers into individualized form without excessive knotting associated with higher moisture contents and without higher levels of fiber damage associated with lower moisture contents.

Für beispielhafte Zwecke kann eine Entwässerung durch solche Verfahren wie mechanisches Pressen, Zentrifugieren oder Lufttrocknung des Zellstoffs erreicht werden. Zusätzliche Trocknung der Fasern innerhalb des oben beschriebenen Konsistenzbereichs von 35 bis 60 % kann wahlweise durchgeführt werden, wird jedoch vorzugsweise durch ein Verfahren erreicht, das in der Fachwelt als Lufttrocknung bezeichnet und unter Bedingungen durchgeführt wird, bei welchen die Verwendung von hoher Temperatur für einen längeren Zeitraum nicht erforderlich ist. Übermäßig hohe Temperatur und Zeit in dieser Stufe kann zur Trocknung der Fasern jenseits von 60 % Konsistenz führen, wodurch möglicherweise übermäßige Faserschädigung während des anschließenden Defibrationsschritts bewirkt wird. Nach der Entwässerung werden die Fasern dann wie zuvor angegeben mechanisch defibriert.For exemplary purposes, dewatering can be accomplished by such methods as mechanically pressing, centrifuging, or air drying the pulp. Additional drying of the fibers within the 35 to 60% consistency range described above can optionally be accomplished, but is preferably accomplished by a process known in the art as air drying and is performed under conditions where the use of high temperature for an extended period of time is not required. Excessively high temperature and time in this step can result in drying of the fibers beyond 60% consistency, potentially causing excessive fiber damage during the subsequent defibration step. After dewatering, the fibers are then mechanically defibrated as previously stated.

Die defibrierten Fasern werden dann auf eine Konsistenz zwischen 60 % und 100 % in einem Verfahren getrocknet, das in der Fachwelt als Flash-Trocknung bekannt ist. Diese Stufe verleiht den Fasern zusätzliche Drehung und Kräuselung, während das Wasser aus ihnen entfernt wird. Obwohl die durch diesen zusätzlichen Trocknungsschritt abgetrennte Wassermenge unterschiedlich sein kann, wird angenommen, daß Flash-Trocknung bis zu höherer Konsistenz ein größeres Ausmaß an Faserdrehung und -kräuselung ergibt als Flash-Trocknung bis zu einer Konsistenz im unteren Teil des Bereichs von 60 %-100 %. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Fasern auf eine Konsistenz von etwa 90 %-95 % getrocknet. Es wird angenommen, daß dieses Ausmaß an Flash-Trocknung das gewünschte Ausmaß von Faserdrehung und -kräuselung ergibt, ohne höhere Flash-Trocknungstemperaturen und Verweilzeiten, die zum Erreichen einer Konsistenz von 100 % erforderlich sind, zu bedingen. Die Flash-Trocknung der Fasern auf eine Konsistenz von etwa 90 %-95 % in dem höheren Teil des Bereichs von 60 %-100 % setzt auch das Trocknungsausmaß herab, das in dem Härtungsschritt im Anschluß an die Flash-Trocknung erreicht werden muß.The defibrated fibers are then dried to a consistency between 60% and 100% in a process known in the art as flash drying. This step imparts additional twist and curl to the fibers while removing the water from them. Although the amount of water removed by this additional drying step may vary, it is believed that flash drying to higher consistency results in a greater degree of fiber twist and curl than flash drying to a consistency in the lower part of the 60%-100% range. In the preferred embodiments, the fibers are dried to a consistency of about 90%-95%. It is believed that this degree of flash drying results in the desired degree of fiber twist and curl without requiring higher flash drying temperatures and residence times required to achieve 100% consistency. Flash drying the fibers to a consistency of about 90%-95% in the higher part of the 60%-100% range also reduces the amount of drying that must be achieved in the curing step following flash drying.

Die Flash-getrockneten Fasern werden dann während eines wirksamen Zeitraums auf eine geeignete Temperatur erhitzt, um zu bewirken, daß das Vernetzungsmittel aushärtet, d.h. mit den Fasern auf Zellulosebasis reagiert. Die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Vernetzung hängen von der Trockenheit der Fasern, der Temperatur, dem pH, der Menge und Art des Katalysators und des Vernetzungsmittels und der zum Erhitzen und/oder Trocknen der Fasern während der Durchführung der Vernetzung verwendeten Verfahren ab. Die Vernetzung bei einer bestimmten Temperatur wird bei Fasern eines bestimmten anfänglichen Feuchtigkeitsgrads mit einer höheren Geschwindigkeit erfolgen, wenn gleichzeitig eine kontinuierliche Durchluft-Trocknung stattfindet, als wenn die Fasern einer Trocknung/Erhitzung in einem statischen Ofen ausgesetzt werden. Der Fachmann wird erkennen, daß eine Reihe von Temperatur-Zeit-Beziehungen für die Härtung des Vernetzungsmittels existiert. Trocknungstemperaturen von etwa 145ºC bis etwa 165ºC während Zeiträumen zwischen etwa 30 Minuten und 60 Minuten unter statischen atmosphärischen Bedingungen werden im allgemeinen annehmbare Härtungseffekte für Fasern mit Feuchtigkeitsgehalten von weniger als etwa 10 % ergeben. Die Fachleute auf diesem Gebiet werden auch erkennen, daß höhere Temperaturen und Gebläseluft-Konvektion die für die Härtung erforderliche Zeit herabsetzen. Daher werden Trocknungstemperaturen von etwa 170ºC bis etwa 190ºC während Zeiträumen zwischen etwa 2 Minuten und 20 Minuten in einem Durchströmungsofen im allgemeinen ebenso annehmbare Härtungswirkungen für Fasern mit Feuchtigkeitsgehalten von weniger als etwa 10 % ergeben. Die Härtungstemperaturen sollten bei weniger als 225ºC, vorzugsweise weniger als etwa 200ºC, gehalten werden, da eine Einwirkung derart hoher Tenmperaturen auf die Fasern zu einem Dunkelwerden oder einer anderen Schädigung der Fasern führen kann.The flash dried fibers are then heated to an appropriate temperature for an effective period of time to cause the crosslinking agent to cure, i.e., react with the cellulosic fibers. The rate and extent of crosslinking will depend on the dryness of the fibers, the temperature, the pH, the amount and type of catalyst and crosslinking agent, and the methods used to heat and/or dry the fibers while crosslinking is carried out. Crosslinking at a particular temperature will occur at a faster rate for fibers of a particular initial moisture level if continuous through-air drying is concurrent than if the fibers are subjected to drying/heating in a static oven. Those skilled in the art will recognize that a number of temperature-time relationships exist for curing the crosslinking agent. Drying temperatures of from about 145°C to about 165°C for periods of between about 30 minutes and 60 minutes under static atmospheric conditions will generally provide acceptable curing effects for fibers having moisture contents of less than about 10%. Those skilled in the art will also recognize that higher temperatures and forced air convection will reduce the time required for curing. Therefore, drying temperatures of from about 170°C to about 190°C for periods of between about 2 minutes and 20 minutes in a through-flow oven will also generally provide acceptable curing effects for fibers having moisture contents of less than about 10%. Curing temperatures should be maintained at less than 225ºC, preferably less than about 200ºC, since exposure to such high temperatures may cause darkening or other damage to the fibers.

Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die chemische Reaktion der Fasern auf Zellulosebasis mit dem C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel nicht beginnen wird, bevor die Mischung dieser Materialien in dem Härtungsofen erhitzt ist. Während der Härtungsstufe werden die Ester-Vernetzungsbindungen zwischen dem C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel und den Zellulosemolekülen gebildet. Diese Ester-Vernetzungen sind unter dem Einfluß von Hitze wegen einer Umesterungsreaktion mobil, die zwischen Estergruppen und benachbarten unveresterten Hydroxylgruppen an den Zellulosefasern stattfindet. Es wird weiters angenommen, daß das Verfahren der Umesterung, das stattfindet, nachdem die anfänglichen Esterbindungen gebildet sind, zu Fasern führt, die verbesserte Absorptionseigenschaften im Vergleich zu Fasern aufweisen, die nicht ausreichend gehärtet sind, um das Auftreten von Umesterung zu gestatten.Without being bound by theory, it is believed that the chemical reaction of the cellulosic fibers with the C₂-C₉ polycarboxylic acid crosslinking agent will not begin until the mixture of these materials is heated in the curing oven. During the curing step, the ester crosslink bonds are formed between the C2 -C9 polycarboxylic acid crosslinking agent and the cellulose molecules. These ester crosslinks are mobile under the influence of heat because of a transesterification reaction that takes place between ester groups and adjacent unesterified hydroxyl groups on the cellulose fibers. It is further believed that the process of transesterification that takes place after the initial ester bonds are formed results in fibers that have improved absorbent properties compared to fibers that are not sufficiently cured to allow transesterification to occur.

Im Anschluß an den Vernetzungsschritt werden die Fasern gewünschtenfalls gewaschen. Nach dem Waschen wird das Fluid aus den Fasern entfernt und die Fasern werden getrocknet. Die Fasern können, während sie noch immer in feuchtem Zustand vorliegen, zwischen den Stufen von Fluid-Entfernung und Trocknung einem zweiten mechanischen Defibrierungsschritt unterworfen werden, der eine Drehung und Kräuselung der vernetzten Fasern verursacht. Es sind die gleichen Vorrichtungen und Verfahren, die vorangehend zur Defibrierung der Fasern beschrieben wurden, in diesem zweiten mechanischen Defibrierungsschritt anwendbar. Wie er in diesem Absatz verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "Defibrierung" auf jedes Verfahren, das zur mechanischen Auftrennung der Fasern zu im wesentlichen individueller Form verwendet werden kann, auch wenn die Fasern schon in solcher Form vorgesehen sein können. "Defibrierung" bezieht sich daher auf den Schritt der mechanischen Behandlung der Fasern, entweder in individueller Form oder in einer kompaktierteren Form, wobei ein solcher mechanischer Behandlungsschritt a) die Fasern zu im wesentlichen individueller Form auftrennt, wenn sie nicht schon in solcher Form vorliegen, und b) Kräuselung und Drehung der Fasern beim Trocknen bewirkt.Following the crosslinking step, the fibers are washed, if desired. After washing, the fluid is removed from the fibers and the fibers are dried. The fibers, while still in a wet state, may be subjected to a second mechanical defibration step between the fluid removal and drying steps, which causes twisting and curling of the crosslinked fibers. The same apparatus and methods previously described for defibration of the fibers are applicable in this second mechanical defibration step. As used in this paragraph, the term "defibration" refers to any method that can be used to mechanically separate the fibers into substantially individual forms, even though the fibers may already be provided in such forms. "Defibration" therefore refers to the step of mechanically treating the fibres, either in individual form or in a more compacted form, such mechanical treatment step a) separating the fibres into substantially individual form if they are not already in such form, and b) causing the fibres to curl and twist upon drying.

Von dieser zweiten Defibrierungsbehandlung, nachdem die Fasern vernetzt wurden, wird angenommen, daß sie den gedrehten, gekräuselten Charakter des Zellstoffs verstärkt. Diese Verstärkung der gedrehten, gekräuselten Konfiguration der Fasern führt zu einer verstärkten Elastizität der absorbierenden Struktur und zu einer Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten.This second defibration treatment after the fibers have been cross-linked is believed to enhance the twisted, curled character of the pulp. This enhancement of the twisted, curled configuration of the fibers results in to increased elasticity of the absorbent structure and to a responsiveness when moistened.

Das maximale Ausmaß der Vernetzung wird erreicht, wenn die Fasern im wesentlichen trocken sind (weniger als etwa 5 % Feuchtigkeit enthalten). Durch dieses Fehlen von Wasser werden die Fasern vernetzt, während sie in einem im wesentlichen ungequollenen, kollabierten Zustand vorliegen. Demzufolge haben sie charakteristischerweise niedrige Fluidretentionswerte (FRV) im Verhältnis zu dem für diese Erfindung verwendbaren Bereich. Der FRV bezieht sich auf die Fluidmenge, berechnet auf der Grundlage der trockenen Faser, die von einer Faserprobe absorbiert bleibt, nachdem diese eingetaucht und dann zur Abtrennung des Interfaser-Fluids zentrifugiert wurde. (Die weitere Definition des FRV und das Verfahren zur Bestimmung des FRV werden später beschrieben.) Die Fluidmenge, die die vernetzten Fasern absorbieren können, hängt von deren Fähigkeit zur Quellung bei der Sättigung oder, in anderen Worten, von ihrem inneren Durchmesser oder Volumen bei der Quellung auf ein maximales Niveau ab. Dieses hängt seinerseits von dem Ausmaß der Vernetzung ab. Mit Zunahme des Grades der Intrafaser-Vernetzung für eine gegebene Faser und ein gegebenes Verfahren wird der FRV der Faser abnehmen. Somit ist der FRV-Wert einer Faser eine strukturelle Beschreibung des physikalischen Zustands der Faser bei der Sättigung. Wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, sollen die hierin beschriebenen FRV-Werte als Wasserretentionswerte (WRV) der Fasern angegeben werden. Andere Fluide, wie etwa Salzwasser und synthetischer Urin, können vorteilhafterweise auch als Fluid-Medium für die Analyse verwendet werden. Im allgemeinen wird der FRV einer speziellen Faser, die durch Verfahren vernetzt ist, in welchen die Härtung weitgehend von der Trocknung abhängig ist, wie etwa bei dem vorliegenden Verfahren, in erster Linie von dem Vernetzungsmittel und dem Ausmaß der Vernetzung abhängen. Die WRV-Werte der Fasern, die durch dieses Trockenvernetzungsverfahren mit für diese Erfindung anwendbaren Mengen von Vernetzungsmittel vernetzt sind, liegen im allgemeinen bei weniger als etwa 60, mehr als etwa 28, vorzugsweise weniger als etwa 50 und bevorzugter zwischen etwa 30 und etwa 45. Gebleichte SSK-Fasern, die etwa 1,5 Mol% bis etwa 6,0 Mol% Zitronensäure, berechnet auf molarer Basis von Zellulose-Anhydroglukose, in mit den Fasern umgesetzter Form enthalten, wurden mit WRV-Werten beobachtet, die jeweils im Bereich von etwa 28 bis etwa 40 lagen. Das Ausmaß an Bleichung und die Durchführung von Bleichungsstufen nach der Vernetzung erwiesen sich als Kriterien, die den WRV beeinflussen. Fasern aus Südlichem Weichholz-Kraft (SSK), die in vielen bekannten Vernetzungsverfahren des Stands der Technik hergestellt wurden, haben Vernetzungsgrade, die höher als die hierin beschriebenen sind, und haben WRV-Werte von weniger als etwa 25. Es wurde beobachtet, daß solche Fasern, wie oben besprochen, außerordentlich steif sind und niedrigere Absorptionsfähigkeiten als die Fasern der vorliegenden Erfindung zeigen.The maximum extent of crosslinking is achieved when the fibers are substantially dry (containing less than about 5% moisture). This lack of water causes the fibers to be crosslinked while in a substantially unswollen, collapsed state. As a result, they typically have low fluid retention values (FRV) relative to the range useful in this invention. The FRV refers to the amount of fluid, calculated on a dry fiber basis, that remains absorbed by a fiber sample after it has been immersed and then centrifuged to separate the interfiber fluid. (The further definition of FRV and the method for determining FRV are described later.) The amount of fluid that the crosslinked fibers can absorb depends on their ability to swell at saturation, or in other words, their internal diameter or volume when swollen to a maximum level. This, in turn, depends on the extent of crosslinking. As the degree of intrafiber crosslinking increases for a given fiber and process, the FRV of the fiber will decrease. Thus, the FRV value of a fiber is a structural description of the physical state of the fiber at saturation. Unless specifically stated otherwise, the FRV values described herein are intended to be reported as water retention values (WRV) of the fibers. Other fluids, such as salt water and synthetic urine, may also be advantageously used as the fluid medium for analysis. In general, the FRV of a particular fiber crosslinked by processes in which cure is largely dependent on drying, such as the present process, will depend primarily on the crosslinking agent and the extent of crosslinking. The WRV values of the fibers crosslinked by this dry crosslinking process with amounts of crosslinking agent applicable to this invention are generally less than about 60, greater than about 28, preferably less than about 50, and more preferably between about 30 and about 45. Bleached SSK fibers containing from about 1.5 mole percent to about 6.0 mole percent citric acid calculated on a molar Based on cellulose anhydroglucose contained in reacted form with the fibers were observed to have WRV values ranging from about 28 to about 40, respectively. The extent of bleaching and the performance of bleaching steps after crosslinking were found to be criteria affecting WRV. Southern Softwood Kraft (SSK) fibers produced in many known prior art crosslinking processes have crosslinking levels higher than those described herein and have WRV values of less than about 25. Such fibers were observed to be extremely stiff, as discussed above, and to exhibit lower absorbency capabilities than the fibers of the present invention.

Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung von individualisierten, vernetzten Fasern durch Trockenvernetzung werden Fasern auf Zellulosebasis mit einer Lösung, die ein Vernetzungsmittel nach obiger Beschreibung enthält, in Kontakt gebracht. Entweder bevor oder nachdem die Fasern mit dem Vernetzungsmittel in Kontakt gebracht wurden, werden sie in eine blattartige Form gebracht. Während die Fasern in Blattform vorliegen, werden sie getrocknet und, vorzugsweise durch Erhitzen der Fasern auf eine Temperatur zwischen etwa 120ºC und etwa 160ºC, zur Vernetzung gebracht. Anschließend an die Vernetzung werden die Fasern mechanisch zu im wesentlichen vereinzelter Form aufgetrennt. Das erfolgt vorzugsweise durch Behandlung mit einer Faser- Fluffbildungsvorrichtung wie einer solchen, die in der US-PS 3,987.968 beschrieben ist, oder kann durch andere Methoden zur Defibrierung von Fasern, wie sie in der Fachwelt bekannt sind, erfolgen. Die individualisierten, vernetzten Fasern, die nach diesem Blatt-Vernetzungsverfahren hergestellt sind, werden mit einer ausreichenden Menge Vernetzungsmittel behandelt, sodaß eine wirksame Menge des Vernetzungsmittels, vorzugsweise zwischen etwa 0,5 Mol% und etwa 10,0 Mol% Vernetzungsmittel, auf molarer Basis von Zellulose-Anhydroglukose berechnet und im Anschluß an die Defibrierung gemessen, mit den Fasern in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen umgesetzt werden. Eine andere Wirkung der Trocknung und Vernetzung der Fasern, während sie in Blattform vorliegen, ist die, daß eine Bindung von Faser an Faser die Fasern daran hindert, sich bei zunehmendem Trocknen zu drehen und zu kräuseln. Im Vergleich zu individualisierten, vernetzten Fasern, die nach einem Verfahren hergestellt sind, bei welchem die Fasern unter im wesentlichen uneingeschränkten Bedingungen getrocknet und anschließend in einer gedrehten, gekräuselten Konfiguration vernetzt werden, ist zu erwarten, daß absorbierende Strukturen, die die verhältnismäßig unverdrehten Fasern, die durch das oben beschriebene Blatt-Härtungsverfahren hergestellt wurden, enthalten, eine niedrigere Naßelastizität und geringere Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten aufweisen werden.In another method of making individualized, crosslinked fibers by dry crosslinking, cellulosic fibers are contacted with a solution containing a crosslinking agent as described above. Either before or after the fibers are contacted with the crosslinking agent, they are formed into a sheet-like form. While in sheet form, the fibers are dried and crosslinked, preferably by heating the fibers to a temperature between about 120°C and about 160°C. Following crosslinking, the fibers are mechanically separated into substantially individualized form. This is preferably accomplished by treatment with a fiber fluffing device such as that described in U.S. Patent 3,987,968, or may be accomplished by other methods for defibrating fibers as are known in the art. The individualized crosslinked fibers produced by this sheet crosslinking process are treated with a sufficient amount of crosslinking agent such that an effective amount of the crosslinking agent, preferably between about 0.5 mole percent and about 10.0 mole percent crosslinking agent, calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose and measured following defibration, reacts with the fibers in the form of intrafiber crosslink bonds. Another effect of drying and crosslinking the fibers while in sheet form is that fiber-to-fiber bonding prevents the fibers from separating as they are dried. to twist and curl. As compared to individualized, crosslinked fibers made by a process in which the fibers are dried under substantially unconfined conditions and then crosslinked in a twisted, curled configuration, it is expected that absorbent structures containing the relatively untwisted fibers made by the sheet curing process described above will exhibit lower wet resiliency and lower responsiveness to wetting.

Es wird auch in Betracht gezogen, die Fasern zwischen dem Trocknungsschritt und dem Vernetzungsschritt zu im wesentlichen individueller Form mechanisch aufzutrennen. Das heißt, daß die Fasern mit dem Vernetzungsmittel in Kontakt gebracht und anschließend getrocknet werden, während sie in Blattform vorliegen. Vor der Vernetzung werden die Fasern individualisiert, um Intrafaser-Vernetzung zu erleichtern. Diese andere Vernetzungsmethode, ebenso wie andere Variationen, die für den Fachmann auf diesem Gebiet eindeutig sind, sollen vom Rahmen dieser Erfindung umfaßt sein.It is also contemplated that the fibers may be mechanically separated into substantially individual form between the drying step and the crosslinking step. That is, the fibers are contacted with the crosslinking agent and then dried while in sheet form. Prior to crosslinking, the fibers are individualized to facilitate intrafiber crosslinking. This other crosslinking method, as well as other variations apparent to those skilled in the art, are intended to be within the scope of this invention.

Eine andere Kategorie von Vernetzungsverfahren, die für die vorliegende Erfindung anwendbar sind, sind Härtungsvernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung. Es können die gleichen Arten von Fasern, die für Trockenvernetzungsverfahren einsetzbar sind, für die Herstellung von Fasern, die in nicht-wässeriger Lösung vernetzt werden, eingesetzt werden. Die Fasern werden mit einer ausreichenden Menge Vernetzungsmittel behandelt, sodaß anschließend eine wirksame Menge Vernetzungsmittel mit den Fasern reagiert, und werden gewünschtenfalls mit einem geeigneten Katalysator behandelt. Die eingesetzten Mengen Vernetzungsmittel und Katalysator (sofern einer verwendet wird) werden von den Reaktionsbedingungen, wie etwa Konsistenz, Temperatur, Wassergehalt in der Vernetzungslösung und in den Fasern, Art des Vernetzungsmittels und Verdünnungsmittel in der Vernetzungslösung sowie dem gewünschten Vernetzungsgrad abhängen. Das Vernetzungsmittel wird zur Reaktion gebracht, während die Fasern in einer im wesentlichen nicht-wässerigen Lösung eingetaucht sind. Die nicht-wässerige Vernetzungslösung enthält ein nicht-wässeriges, wassermischbares polares Verdünnungsmittel, wie zum Beispiel, ohne Beschränkung auf dieselben, Essigsäure, Propansäure oder Aceton. Die Vernetzungslösung kann auch eine begrenzte Menge Wasser oder einer anderen faserquellenden Flüssigkeit enthalten, jedoch reicht die Wassermenge vorzugsweise nicht aus, um ein deutliches Ausmaß an Faserquellung hervorzurufen. Systeme einer Vernetzungslösung, die zur Verwendung als Vernetzungsmedium geeignet sind, umfassen jene, die in der US-PS 4,035.147, ausgegeben an S. Sangenis, G. Guiroy und J. Quere am 12. Juli 1977, geoffenbart sind, wobei auf diese Patentschrift hiedurch speziell Bezug genommen ist.Another category of crosslinking processes applicable to the present invention are non-aqueous solution cure crosslinking processes. The same types of fibers that are useful for dry crosslinking processes can be used to make fibers that are crosslinked in non-aqueous solution. The fibers are treated with a sufficient amount of crosslinking agent so that an effective amount of crosslinking agent subsequently reacts with the fibers and are optionally treated with a suitable catalyst. The amounts of crosslinking agent and catalyst (if used) used will depend on the reaction conditions such as consistency, temperature, water content in the crosslinking solution and in the fibers, type of crosslinking agent and diluent in the crosslinking solution and the degree of crosslinking desired. The crosslinking agent is reacted while the fibers are immersed in a substantially non-aqueous solution. The non-aqueous crosslinking solution contains a non-aqueous, water-miscible polar diluent such as, but not limited to, acetic acid, propanoic acid, or acetone. The crosslinking solution may also contain a limited amount of water or other fiber-swelling liquid, but preferably the amount of water is not sufficient to cause a significant amount of fiber swelling. Crosslinking solution systems suitable for use as a crosslinking medium include those disclosed in U.S. Patent No. 4,035,147, issued to S. Sangenis, G. Guiroy, and J. Quere on July 12, 1977, which patent is hereby specifically incorporated by reference.

Die in den erfindungsgemäßen absorbierenden Strukturen verwendeten vernetzten Fasern werden vorzugsweise durch das oben besprochene Trockenvernetzungsverfahren hergestellt. Die vernetzten Fasern können direkt zur Herstellung von im Luftstrom gelegten absorbierenden Kernen eingesetzt werden. Zusätzlich dazu können die vernetzten Fasern wegen ihres versteiften und elastischen Charakters zu einem unverdichteten Blatt mit niedriger Dichte naßgelegt werden, welches, wenn es anschließend getrocknet wird, direkt ohne weitere mechanische Behandlung als ein absorbierender Kern verwendbar ist. Die vernetzten Fasern können auch als verdichtete Zellstoffblätter zum Verkauf oder Transport an entfernte Stellen naßgelegt werden.The crosslinked fibers used in the absorbent structures of the present invention are preferably prepared by the dry crosslinking process discussed above. The crosslinked fibers can be used directly to make airlaid absorbent cores. In addition, because of their stiffened and resilient character, the crosslinked fibers can be wetlaid into an uncompacted, low density sheet which, when subsequently dried, is directly usable as an absorbent core without further mechanical treatment. The crosslinked fibers can also be wetlaid into compacted pulp sheets for sale or transportation to remote locations.

Im Verhältnis zu Zellstoffblättern, die aus üblichen, unvernetzten Fasern auf Zellulosebasis hergestellt sind, sind die Zellstoffblätter, die aus den vernetzten Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, schwieriger auf übliche Zellstoffblatt-Dichten zu komprimieren. Daher kann es wünschenswert sein, vernetzte Fasern mit unvernetzten Fasern, wie jenen, die üblicherweise zur Herstellung von absorbierenden Kernen eingesetzt werden, zu kombinieren. Zellstoffblätter, die versteifte, vernetzte Fasern enthalten, enthalten vorzugsweise zwischen etwa 5 % und etwa 90 % unvernetzte Fasern auf Zellulosebasis, bezogen auf das Gesamttrockengewicht des Blattes, in Mischung mit den individualisierten, vernetzten Fasern. Besonders bevorzugt ist es, zu etwa 5 % bis etwa 30 % hochraffinierte, unvernetzte Fasern auf Zellulosebasis, bezogen auf das Gesamttrokkengewicht des Blattes, zu inkludieren. Derartige hochraffinierte Fasern werden bis zu einem Freiheitsgrad von weniger als etwa 300 ml CSF (Kanadische Standard-Freiheit), vorzugsweise bis weniger als 100 ml CSF, raffiniert oder geschlagen. Die unvernetzten Fasern werden vorzugsweise mit einer wässerigen Aufschlämmung der individualisierten, vernetzten Fasern gemischt. Diese Mischung kann dann für die anschließende Defibrierung und Formung zu absorbierenden Kissen zu einem verdichteten Zellstoffblatt verformt werden. Der Einbau von unvernetzten Fasern erleichtert die Kompression des Zellstoffblatts zu einer verdichteten Form, wobei er einen überraschend geringen Verlust an Absorptionsfähigkeit für die anschließend gebildeten adsorbierenden Kissen mit sich bringt. Zusätzlich dazu steigern die unvernetzten Fasern die Reißfestigkeit des Zellstoffblattes und der absorbierenden Kissen, die entweder aus dem Zellstoffblatt oder direkt aus der Mischung aus vernetzten und unvernetzten Fasern hergestellt werden. Unabhängig davon, ob die Mischung von vernetzten und unvernetzten Fasern zuerst zu einem Zellstoffblatt gestaltet und dann zu einem absorbierenden Kissen geformt wird oder ob sie direkt zu einem absorbierenden Kissen geformt wird, kann das absorbierende Kissen im Lufstrom gelegt oder naßgelegt werden.Relative to pulp sheets made from conventional, uncrosslinked cellulosic fibers, pulp sheets made from the crosslinked fibers of the present invention are more difficult to compress to conventional pulp sheet densities. Therefore, it may be desirable to combine crosslinked fibers with uncrosslinked fibers such as those commonly used to make absorbent cores. Pulp sheets containing stiffened, crosslinked fibers preferably contain between about 5% and about 90% uncrosslinked cellulosic fibers, based on the total dry weight of the sheet, in admixture with the individualized, crosslinked fibers. It is particularly preferred to include from about 5% to about 30% highly refined, uncrosslinked cellulosic fibers, based on the total dry weight of the sheet. Such highly refined Fibers are refined or beaten to a degree of freedom of less than about 300 ml CSF (Canadian Standard Freedom), preferably to less than 100 ml CSF. The uncrosslinked fibers are preferably mixed with an aqueous slurry of the individualized, crosslinked fibers. This mixture can then be formed into a densified pulp sheet for subsequent defibration and formation into absorbent pads. The incorporation of uncrosslinked fibers facilitates compression of the pulp sheet into a densified form while resulting in surprisingly little loss of absorbency for the subsequently formed absorbent pads. In addition, the uncrosslinked fibers increase the tear strength of the pulp sheet and absorbent pads made either from the pulp sheet or directly from the mixture of crosslinked and uncrosslinked fibers. Regardless of whether the mixture of crosslinked and uncrosslinked fibers is first formed into a pulp sheet and then formed into an absorbent pad or whether it is directly formed into an absorbent pad, the absorbent pad can be laid in the air stream or wet laid.

Blätter oder Bahnen, die aus den individualisierten, vernetzten Fasern oder aus Mischungen, die auch unvernetzte Fasern enthalten, hergestellt sind, werden vorzugsweise Flächengewichte von weniger als etwa 800 g/m² und Dichten von weniger als etwa 0,60 g/cm³ aufweisen. Obwohl es nicht gedacht ist, den Rahmen der Erfindung einzuschränken, werden naßgelegte Blätter mit Flächengewichten zwischen 300 g/m² und etwa 600 g/m² und mit Dichten zwischen 0,07 g/cm³ und etwa 0,30 g/cm³ besonders für die direkte Anwendung als absorbierende Kerne in wegwerfbaren Artikeln, wie etwa Windeln, Tampons und anderen Monatshygiene- Produkten in Betracht gezogen. Von Strukturen mit Flächengewichten und Dichten, die höher als diese Angaben sind, wird angenommen, daß sie für die anschließende Zerkleinerung und das Legen im Luftstrom oder das Naßlegen zur Bildung einer Struktur mit niedrigerer Dichte und niedrigerem Flächengewicht, wie sie für Anwendungen als Absorptionsprodukte verwendbarer sind, besonders geeignet sind. Dennoch weisen solche Strukturen mit höherem Flächengewicht und höherer Dichte auch überraschend hohe Absorptionsfähigkeit und Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten auf. Andere Anwendungsgebiete, die für die Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden, umfassen Tissue- Blätter niedriger Dichte mit Dichtewerten, die bei weniger als etwa 0,03 g/cm³ liegen können.Sheets or webs made from the individualized, crosslinked fibers or from blends also containing uncrosslinked fibers will preferably have basis weights of less than about 800 gsm and densities of less than about 0.60 gsm. Although not intended to limit the scope of the invention, wetlaid sheets having basis weights between 300 gsm and about 600 gsm and having densities between 0.07 gsm and about 0.30 gsm are particularly contemplated for direct application as absorbent cores in disposable articles such as diapers, tampons and other catamenial products. Structures with basis weights and densities higher than these specifications are believed to be particularly suitable for subsequent shredding and air-laying or wet-laying to form a lower density and basis weight structure more suitable for absorbent product applications. Nevertheless, such structures with higher basis weight and higher density, they also exhibit surprisingly high absorbency and responsiveness to wetting. Other applications contemplated for the fibers of the present invention include low density tissue sheets having density values that may be less than about 0.03 g/cm³.

Gewünschtenfalls können die vernetzten Fasern weiterbearbeitet werden, um überschüssiges, unumgesetztes Vernetzungsmittel abzutrennen. Eine Reihe von Behandlungen, die sich als erfolgreich erwiesen haben, um überschüssiges Vernetzungsmittel abzutrennen, umfaßt in der Folge das Waschen der vernetzten Fasern, die Möglichkeit der Fasern, sich während eines deutlichen Zeitraums mit einer wässerigen Lösung zu tränken, das Sieben der Fasern, Entwässern der Fasern, z.B. durch Zentrifugieren, bis zu einer Konsistenz zwischen etwa 40 % und etwa 80 %, die mechanische Defibrierung der entwässerten zuvor beschriebenen Fasern und die Lufttrocknung der Fasern. Es kann erforderlichenfalls eine ausreichende Menge einer sauren Substanz zu der Waschlösung zugesetzt werden, um die Waschlösung bei einem pH von weniger als etwa 7 zu halten. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die Estervernetzungen unter alkalischen Bedingungen nicht stabil sind und daß das Aufrechterhalten des pH-Werts bei der Waschbehandlung im sauren Bereich die Umkehr der gebildeten Estervernetzungen verhindert. Saure Bedingungen können durch Mineralsäuren, wie etwa Schwefelsäure, oder andererseits in Form von sauren Bleichchemikalien geschaffen werden, wie etwa durch Chlordioxid und Natriumhydrosulfit (die auch zur Aufhellung der vernetzten Fasern zugesetzt werden können). Es zeigte sich, daß dieses Verfahren den Gehalt an freiem Vernetzungsmittel auf einen Wert zwischen etwa 0,01 % und etwa 0,15 % herabsetzt.If desired, the crosslinked fibers may be further processed to remove excess unreacted crosslinking agent. A number of treatments that have been found to be successful in removing excess crosslinking agent include subsequently washing the crosslinked fibers, allowing the fibers to soak in an aqueous solution for a substantial period of time, sieving the fibers, dewatering the fibers, e.g., by centrifugation, to a consistency of between about 40% and about 80%, mechanically defibrating the dewatered fibers as described above, and air drying the fibers. If necessary, a sufficient amount of an acidic substance may be added to the wash solution to maintain the wash solution at a pH of less than about 7. Without being bound by theory, it is believed that the ester crosslinks are not stable under alkaline conditions and that maintaining the pH in the acidic range during the washing treatment prevents reversal of the ester crosslinks formed. Acidic conditions can be created by mineral acids such as sulphuric acid or alternatively in the form of acidic bleaching chemicals such as chlorine dioxide and sodium hydrosulphite (which can also be added to brighten the crosslinked fibres). This process has been found to reduce the free crosslinking agent content to between about 0.01% and about 0.15%.

Die hierin beschriebenen vernetzten Fasern sind für eine Vielzahl absorbierender Artikel verwendbar, wobei ohne Beschränkung auf dieselben genannt werden: Tissue-Blätter, wegwerfbare Windeln, Monatshygiene-Artikel, Damenbinden, Tampons und Bandagen, in welchen jeder der genannten Artikel eine absorbierende Struktur aufweist, die die hierin beschriebenen individualisierten, vernetzten Fasern enthält. Zum Beispiel wird eine wegwerfbare Windel oder ein ähnlicher Artikel, der ein flüssigkeitsdurchlässiges Deckblatt, ein flüssigkeitsundurchlässiges Rückenblatt in Verbindung mit dem Deckblatt und eine absorbierende Struktur, die individualisierte, vernetzte Fasern enthält, aufweist, besonders in Betracht gezogen. Solche Artikel werden allgemein in der US-PS 3,860.003, ausgegeben an Kenneth B. Buell, am 14. Jänner 1975, auf welche hier speziell Bezug genommen wird, beschrieben.The crosslinked fibers described herein are useful in a variety of absorbent articles including, but not limited to, tissue sheets, disposable diapers, catamenials, sanitary napkins, tampons, and bandages, in which each of the articles includes an absorbent structure containing the individualized crosslinked fibers described herein. For example, a disposable A diaper or similar article having a liquid permeable topsheet, a liquid impermeable backsheet in association with the topsheet, and an absorbent structure containing individualized, crosslinked fibers is particularly contemplated. Such articles are generally described in U.S. Patent No. 3,860,003, issued to Kenneth B. Buell on January 14, 1975, which is specifically incorporated herein by reference.

Üblicherweise werden absorbierende Kerne für Windeln und Monatshygiene-Artikel aus unversteiften, unvernetzten Fasern auf Zellulosebasis hergestellt, wobei die absorbierenden Kerne Trockendichten von etwa 0,06 g/cm³ und etwa 0,12 g/cm³ aufweisen. Beim Befeuchten tritt beim absorbierenden Kern im allgemeinen eine Volumsreduktion auf.Typically, absorbent cores for diapers and menopausal hygiene articles are made from unstiffened, non-crosslinked cellulose-based fibers, with the absorbent cores having dry densities of about 0.06 g/cm³ and about 0.12 g/cm³. When moistened, the absorbent core generally undergoes a reduction in volume.

Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäßen vernetzten Fasern zur Herstellung von absorbierenden Kernen verwendet werden können, die im Verhältnis zu absorbierenden Kernen mit äquivalenter Dichte, die aus üblichen, unvernetzten Fasern oder vernetzten Fasern des Stands der Technik hergestellt wurden, deutlich höhere Fluid-Absorptionseigenschaften aufweisen, welche Absorptionskapazität und Saugrate umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind. Außerdem können diese verbesserten Absorptionsergebnisse in Verbindung mit erhöhten Graden der Naßelastizität erreicht werden. Für absorbierende Kerne mit Dichten von zwischen etwa 0,05 g/cm³ und etwa 0,15 g/cm³, die beim Befeuchten ein im wesentlichen konstantes Volumen beibehalten, ist es besonders bevorzugt, vernetzte Fasern mit Vernetzungsgraden zwischen etwa 5,0 Mol% und etwa 10,0 Mol% Vernetzungsmittel, bezogen auf molare Basis von trockener Zellulose- Anhydroglukose, zu verwenden. Absorbierende Kerne, die aus solchen Fasern hergestellt sind, weisen eine wünschenswerte Kombination von struktureller Integrität, d.h. Widerstand gegen Kompression, und Naßelastizität auf. Der Ausdruck Naßelastizität im vorliegenden Zusammenhang bezieht sich auf die Fähigkeit eines befeuchteten Kissens, beim Einwirken und Nachlassen von Kompressionskräften zu seiner ursprünglichen Gestalt und seinem ursprünglichen Volumen zurückzukehren. Im Vergleich zu Kernen, die aus unbehandelten Fasern und vernetzten Fasern des Stands der Technik hergestellt sind, werden die absorbierenden Kerne, die aus erfindungsgemäßen Fasern hergestellt sind, beim Nachlassen der Naßkompressionskräfte einen wesentlich höheren Anteil ihres ursprünglichen Volumens zurückerhalten.It has been found that the crosslinked fibers of the present invention can be used to make absorbent cores that have significantly higher fluid absorption properties, including but not limited to absorbent capacity and wicking rate, relative to absorbent cores of equivalent density made from conventional, uncrosslinked fibers or crosslinked fibers of the prior art. In addition, these improved absorption results can be achieved in conjunction with increased levels of wet resiliency. For absorbent cores having densities of between about 0.05 g/cc and about 0.15 g/cc that maintain a substantially constant volume when wetted, it is particularly preferred to use crosslinked fibers having crosslinking levels of between about 5.0 mole percent and about 10.0 mole percent crosslinking agent on a dry cellulose anhydroglucose molar basis. Absorbent cores made from such fibers exhibit a desirable combination of structural integrity, ie, resistance to compression, and wet resilience. The term wet resilience in the present context refers to the ability of a moistened pad to return to its original shape and volume upon application and release of compression forces. Compared to cores made from untreated fibers and cross-linked fibers of the state of the art, technology, the absorbent cores made from fibers according to the invention will regain a substantially higher proportion of their original volume when the wet compression forces are released.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die individualisierten, vernetzten Fasern entweder zu einem im Luftstrom gelegten oder zu einem naßgelegten (und anschließend getrockneten) absorbierenden Kern verformt, der auf eine Trockendichte von weniger als die Gleichgewichts-Naßdichte des Kissens komprimiert wird. Die Gleichgewichts-Naßdichte ist die Dichte des Kissens, berechnet auf der Grundlage der trockenen Faser, bei welcher das Kissen vollständig mit Fluid gesättigt ist. Wenn die Fasern zu einem absorbierenden Kern mit einer Trockendichte von weniger als der Gleichgewichts-Naßdichte verformt werden, wird der Kern beim Befeuchten bis zur Sättigung auf die Gleichgewichts-Naßdichte kollabieren. Wenn andererseits die Fasern zu einem absorbierenden Kern mit einer Trockendichte von mehr als der Gleichgewichts-Naßdichte verformt werden, wird sich der Kern bei der Benetzung bis zur Sättigung auf die Gleichgewichts-Naßdichte ausdehnen. Kissen, die aus den erfindungsgemäßen Fasern hergestellt sind, weisen Gleichgewichts-Naßdichten auf, die deutlich niedriger sind als jene von Kissen, die aus üblichen fluffigen Fasern hergestellt sind. Die erfindungsgemäßen Fasern können zu einer Dichte komprimiert werden, die höher als die Gleichgewichts-Naßdichte ist, um ein dünnes Kissen zu bilden, welches sich beim Befeuchten ausdehnen wird, wodurch die Absorptionskapazität auf ein Ausmaß gesteigert wird, das deutlich größer ist, als es für unvernetzte Fasern erreicht werden kann.In another preferred embodiment, the individualized, crosslinked fibers are formed into either an air-laid or wet-laid (and subsequently dried) absorbent core that is compressed to a dry density less than the equilibrium wet density of the pad. The equilibrium wet density is the density of the pad calculated based on the dry fiber at which the pad is fully saturated with fluid. If the fibers are formed into an absorbent core with a dry density less than the equilibrium wet density, the core will collapse to the equilibrium wet density upon wetting to saturation. On the other hand, if the fibers are formed into an absorbent core with a dry density greater than the equilibrium wet density, the core will expand to the equilibrium wet density upon wetting to saturation. Pads made from the fibers of the invention have equilibrium wet densities that are significantly lower than those of pads made from conventional fluffy fibers. The fibers of the invention can be compressed to a density higher than the equilibrium wet density to form a thin pad that will expand when moistened, thereby increasing the absorbent capacity to a level significantly greater than can be achieved for uncrosslinked fibers.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel können hohe Absorptionseigenschaften, Naßelastizität und Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten bei Vernetzungsgraden zwischen etwa 1,5 Mol% und etwa 6,0 Mol%, berechnet auf molarer Basis trockener Zellulose, erreicht werden. Vorzugsweise werden solche Fasern zu absorbierenden Kernen mit Trockendichten geformt, die größer als Gleichgewichts-Naßdichten sind. Vorzugsweise werden die absorbierenden Kerne auf Dichten zwischen etwa 0,12 g/cm³ und etwa 0,60 g/cm³ komprimiert, wobei die entsprechende Gleichgewichts-Naßdichte geringer als die Dichte des trockenen komprimierten Kissens ist. Ebenso bevorzugt werden die absorbierenden Kerne auf eine Dichte zwischen etwa 0,12 g/cm³ und etwa 0,40 g/cm³ komprimiert, wobei die entsprechenden Gleichgewichts-Naßdichten zwischen etwa 0,08 g/cm³ und etwa 0,12 g/cm³ liegen und niedriger sind als die Dichten der trockenen komprimierten Kerne. Es sei jedoch anerkannt, daß absorbierende Strukturen innerhalb des höheren Dichtebereichs aus vernetzten Fasern hergestellt werden können, die höhere Vernetzungsgrade aufweisen, ebenso wie absorbierende Strukturen mit niedrigerer Dichte aus vernetzten Fasern mit niedrigeren Vernetzungsgraden hergestellt werden können. Es wird für alle solche Strukturen eine verbesserte Leistung im Verhältnis zu individualisierten vernetzten Fasern des Stands der Technik erzielt.In another preferred embodiment, high absorbent properties, wet resilience and responsiveness to wetting can be achieved at crosslinking levels between about 1.5 mole percent and about 6.0 mole percent, calculated on a molar basis of dry cellulose. Preferably, such fibers are formed into absorbent cores having dry densities greater than equilibrium wet densities. Preferably, the absorbent cores are compressed to densities between about 0.12 g/cm³ and about 0.60 g/cm³, with the corresponding Equilibrium wet density is less than the density of the dry compressed pad. Also preferably, the absorbent cores are compressed to a density between about 0.12 g/cc and about 0.40 g/cc, with corresponding equilibrium wet densities between about 0.08 g/cc and about 0.12 g/cc and lower than the densities of the dry compressed cores. It will be appreciated, however, that absorbent structures within the higher density range can be made from crosslinked fibers having higher levels of crosslinking, just as lower density absorbent structures can be made from crosslinked fibers having lower levels of crosslinking. Improved performance is achieved for all such structures relative to individualized crosslinked fibers of the prior art.

Während sich die vorangehende Diskussion mit bevorzugten Ausführungsbeispielen für absorbierende Strukturen mit hoher und niedriger Dichte beschäftigt, sei festgehalten, daß eine Vielzahl von Kombinationen von Dichtewerten und Vernetzungsmittelgehalten absorbierender Strukturen innerhalb der hierin geoffenbarten Bereiche überlegene Absorptionseigenschaften und eine verbesserte Integrität der absorbierenden Struktur im Verhältnis zu üblichen Fasern auf Zellulosebasis und bekannten vernetzten Fasern des Stands der Technik ergeben wird. Es ist beabsichtigt, daß solche Ausführungsbeispiele vom Rahmen dieser Erfindung umfaßt sind.While the foregoing discussion deals with preferred embodiments for high and low density absorbent structures, it should be noted that a variety of combinations of density values and crosslinking agent levels of absorbent structures within the ranges disclosed herein will provide superior absorbent properties and improved integrity of the absorbent structure relative to conventional cellulosic fibers and known crosslinked fibers of the prior art. Such embodiments are intended to be included within the scope of this invention.

Absorbierende Strukturen, die aus individualisierten, vernetzten Fasern hergestellt sind, können zusätzlich diskrete Teilchen von im wesentlichen wasserunlöslichem, hydrogelbildendem Material enthalten. Hydrogelbildende Materialien sind chemische Verbindungen, die imstande sind, Fluide zu absorbieren und sie unter mäßigen Drücken zurückzuhalten.Absorbent structures made from individualized, cross-linked fibers may additionally contain discrete particles of substantially water-insoluble hydrogel-forming material. Hydrogel-forming materials are chemical compounds capable of absorbing fluids and retaining them under moderate pressures.

Geeignete hydrogelbildende Materialien können anorganische Materialien, wie etwa Silicagele, oder organische Verbindungen, wie etwa vernetzte Polymere, sein. Es versteht sich, daß der Ausdruck Vernetzung, wenn er in Verbindung mit hydrogelbildenden Materialien verwendet wird, eine größere Bedeutung annimmt, als wenn er in Verbindung mit der Reaktion von Vernetzungsmitteln mit Fasern auf Zellulosebasis zur Bildung individualisierter, vernetzter Fasern in Betracht gezogen wird. Vernetzte hydrogelbildende Polymere können durch kovalente, ionische, Van-der- Waals- oder durch Wasserstoffbindung vernetzt sein. Beispiele von hydrogelbildenden Materialien umfassen Polyacrylamide, Polyvinylalkohol, Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Polyvinylether, Hydroxypropylzellulose, Corboxymethylzellulose, Polyvinylmorpholinon, Polymere und Copolymere der Vinylsulfonsäure, Polyacrylate, Polyacrylamide, Polyvinylpyridin und dergleichen. Andere geeignete hydrogelbildende Materialien sind jene, die in der US-PS 3,901.236 von Assarsson et al., ausgegeben am 26. August 1975, geoffenbart sind, welche Offenbarung hierin als Referenz aufgenommen ist. Besonders bevorzugte hydrogelbildende Polymere zur Verwendung in den absorbierenden Kernen sind hydrolysierte, mit Acrylnitril gepfropfte Stärke, Arylsäure-gepfropfte Stärke, Polyacrylate und Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere oder Mischungen derselben. Beispiele von hydrogelbildenden Materialien, die verwendet werden können, sind Aqualic L-73, eine teilweise neutralisierte Polyacrylsäure, die von Nippon Shokubai Co., Japan, hergestellt wird, sowie Sanwet IM 1000, eine teilweise neutralisierte mit Acrylsäure gepfropfte Stärke, hergestellt von Sanyo Co., Ltd., Japan. Hydrogelbildende Materialien mit relativ hohen Gelfestigkeiten, wie sie in der US-Patentanmeldung Ser.Nr. 746.152, angemeldet am 18. Juni 1985, auf die speziell hierin Bezug genommen wird, beschrieben sind, werden zur Verwendung mit individualisierten, vernetzten Fasern bevorzugt.Suitable hydrogel-forming materials may be inorganic materials such as silica gels or organic compounds such as cross-linked polymers. It is to be understood that the term cross-linking, when used in connection with hydrogel-forming materials, takes on a broader meaning than when used in connection with the reaction of cross-linking agents with cellulosic fibers to form individualized, crosslinked fibers. Crosslinked hydrogel-forming polymers can be crosslinked by covalent, ionic, van der Waals, or hydrogen bonding. Examples of hydrogel-forming materials include polyacrylamides, polyvinyl alcohol, ethylene-maleic anhydride copolymers, polyvinyl ethers, hydroxypropyl cellulose, carboxylmethyl cellulose, polyvinylmorpholinone, polymers and copolymers of vinyl sulfonic acid, polyacrylates, polyacrylamides, polyvinylpyridine, and the like. Other suitable hydrogel-forming materials are those disclosed in U.S. Patent 3,901,236 to Assarsson et al., issued August 26, 1975, which disclosure is incorporated herein by reference. Particularly preferred hydrogel-forming polymers for use in the absorbent cores are hydrolyzed acrylonitrile-grafted starch, acrylic acid-grafted starch, polyacrylates and isobutylene-maleic anhydride copolymers, or mixtures thereof. Examples of hydrogel-forming materials that may be used are Aqualic L-73, a partially neutralized polyacrylic acid manufactured by Nippon Shokubai Co., Japan, and Sanwet IM 1000, a partially neutralized acrylic acid-grafted starch manufactured by Sanyo Co., Ltd., Japan. Hydrogel-forming materials having relatively high gel strengths, such as those described in U.S. Patent Application Ser. No. 746,152, filed June 18, 1985, which is specifically incorporated herein by reference, are preferred for use with individualized, crosslinked fibers.

Verfahren zur Herstellung von hydrogelbildenden Materialien sind in Masuda et al., US-PS 4,076.663, ausgegeben am 28. Februar 1978; in Tsubakimoto et al., US-PS 4,286.082, ausgegeben am 25. August 1981; sowie weiters in den US-PSen 3,734.876, 3,661.815, 3,670.731, 3,664.343, 3,783.871 und der Belgischen PS 785.850 geoffenbart, wobei auf deren Offenbarungen hierin sämtlich Bezug genommen wird.Methods for preparing hydrogel-forming materials are disclosed in Masuda et al., U.S. Patent 4,076,663, issued February 28, 1978; in Tsubakimoto et al., U.S. Patent 4,286,082, issued August 25, 1981; and further in U.S. Patents 3,734,876, 3,661,815, 3,670,731, 3,664,343, 3,783,871, and Belgian Patent 785,850, all of which disclosures are incorporated herein by reference.

Das hydrogelbildende Material kann innerhalb einer absorbierenden Struktur, die individualisierte, vernetzte Fasern enthält, verteilt sein oder es kann auf eine Verteilung innerhalb einer speziellen Schicht oder eines Abschnitts der absorbierenden Struktur begrenzt sein. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel haftet des hydrogelbildende Material an einem Blatt oder einer Folie, die an einer faserigen absorbierenden Struktur angelegt ist, die individualisierte, vernetzte Fasern enthalten kann, oder ist an dieses Blatt oder diese Folie laminiert. Ein solches Blatt oder eine solche Folie kann mehrschichtig sein, sodaß das hydrogelbildende Material zwischen den Schichten enthalten ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das hydrogelbildende Material direkt an den Oberflächenfasern der absorbierenden Struktur haften.The hydrogel-forming material may be distributed throughout an absorbent structure containing individualized, cross-linked fibers, or it may be limited to distribution within a specific layer or portion of the absorbent structure. In another embodiment the hydrogel-forming material is adhered to or laminated to a sheet or film applied to a fibrous absorbent structure which may contain individualized, cross-linked fibers. Such a sheet or film may be multilayered so that the hydrogel-forming material is contained between the layers. In another embodiment, the hydrogel-forming material may be adhered directly to the surface fibers of the absorbent structure.

Überraschend große Steigerungen der Hauttrockenheit wurden bei absorbierenden Strukturen beobachtet, bei welchen die individualisierten, vernetzten Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung und hydrogelbildende Materialien kombiniert sind, was durch den Hautnässegrad bestimmt wird, der mit einem Evaporimeter im Anschluß an den Kontakt der feuchten absorbierenden Strukturen mit der menschlichen Haut gemessen wird. Von dieser Verbesserung wird angenommen, daß sie auf die hohe Docht- bzw. Saugwirkung der individualisierten, vernetzten Fasern im Verhältnis zu üblichen Fasern und die gesteigerte Absorptionskapazität der Struktur zurückzuführen ist. Die einzigartige Saugfähigkeit von Strukturen, die aus individualisierten, vernetzten Fasern hergestellt sind, beruht auf der steifen Natur der Fasern und den relativ großen Leerräumen, die daraus resultieren. Jedoch können übermäßig hohe Anteile an Vernetzungsmittel, wie sie in bestimmten individualisierten, vernetzten Fasern des Stands der Technik vorliegen können, die Dochtwirkung wegen der hydrophoben Eigenschaften des Vernetzungsmittels herabsetzen.Surprisingly large increases in skin dryness have been observed in absorbent structures combining the individualized, cross-linked fibers of the present invention and hydrogel-forming materials, as determined by the level of skin wetness measured with an evaporimeter following contact of the wet absorbent structures with human skin. This improvement is believed to be due to the high wicking of the individualized, cross-linked fibers relative to conventional fibers and the increased absorbent capacity of the structure. The unique absorbency of structures made from individualized, cross-linked fibers is due to the rigid nature of the fibers and the relatively large void spaces that result. However, excessive levels of cross-linking agent, such as may be present in certain prior art individualized, cross-linked fibers, can reduce wicking due to the hydrophobic properties of the cross-linking agent.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil wurde im Hinblick auf absorbierende Strukturen beobachtet, die aus individualisierten, vernetzten Fasern mit Trockendichten, die höher als ihre entsprechenden Gleichgewichts-Naßdichten (berechnet auf Basis der Trockenfaser) sind, hergestellt sind. Insbesondere dehnt sich diese Art von absorbierender Struktur beim Befeuchten im Volumen aus. Als ein Ergebnis dieser Ausdehnung wird sich das kapillare Interfaser-Netzwerk der Fasern ebenso vergrößern. Bei üblichen absorbierenden Strukturen, die hydrogelbildendes Material eingemischt enthalten, dehnt sich das hydrogelbildende Material durch die Fluidabsorption in seinem Volumen aus und kann die Kapillarwege für die Fluidabsorption vor der Ausnützung des gesamten Fluid-Absorptionspotentials der Struktur blockieren oder in der Größe herabsetzen. Dieses Phänomen ist als Gelblockierung bekannt. Kapillarvergrößerung durch Expansion des faserigen Netzwerks der absorbierenden Struktur setzt das Auftreten von Gelblockierung herab. Dadurch werden größere Anteile des Fluid- Absorptionspotentials der Struktur verwendbar und es können höhere Mengen an hydrogelbildendem Material (gewünschtenfalls) in die absorbierende Struktur eingebaut werden, ohne daß deutliche Ausmaße an Gelblockierung auftreten.Another significant advantage has been observed with respect to absorbent structures made from individualized, cross-linked fibers with dry densities higher than their corresponding equilibrium wet densities (calculated on a dry fiber basis). In particular, this type of absorbent structure expands in volume upon wetting. As a result of this expansion, the capillary interfiber network of the fibers will also expand. In conventional absorbent structures containing hydrogel-forming material mixed in, the hydrogel-forming material expands in volume upon fluid absorption and can close the capillary pathways. for fluid absorption before the full fluid absorption potential of the structure is utilized. This phenomenon is known as gel blocking. Capillary enlargement through expansion of the fibrous network of the absorbent structure reduces the occurrence of gel blocking. This allows greater portions of the structure's fluid absorption potential to be utilized and allows greater amounts of hydrogel-forming material (if desired) to be incorporated into the absorbent structure without significant levels of gel blocking occurring.

Absorbierende Strukturen, die individualisierte, vernetzte Fasern und hydrogelbildendes Material enthalten und für Anwendungszwecke als Windelkerne gedacht sind, haben vorzugsweise Trockendichten zwischen etwa 0,15 g/cm³ und etwa 0,40 g/cm³ und enthalten vorzugsweise weniger als etwa 20 % hydrogelbildendes Material, berechnet auf der Basis des Trockenfasergewichts. Besonders bevorzugt weisen die individualisierten, vernetzten Fasern zwischen etwa 1,5 Mol% und etwa 6,0 Mol% Zitronensäure auf, berechnet auf molarer Basis von Zellulose-Anhydroglukose, die damit in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen umgesetzt sind, wobei die Fasern zu einer absorbierenden Struktur geformt sind, die in ausreichend komprimiertem trockenen Zustand relativ dünn ist, sodaß sich die Struktur beim Befeuchten ausdehnen kann.Absorbent structures containing individualized, cross-linked fibers and hydrogel-forming material intended for diaper core applications preferably have dry densities of between about 0.15 g/cc and about 0.40 g/cc and preferably contain less than about 20% hydrogel-forming material calculated on a dry fiber weight basis. Most preferably, the individualized, cross-linked fibers comprise between about 1.5 mole percent and about 6.0 mole percent citric acid calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose reacted therewith in the form of intrafiber cross-link bonds, whereby the fibers are formed into an absorbent structure that is relatively thin when sufficiently compressed dry so that the structure can expand upon wetting.

Das hydrogelbildende Material kann homogen über die gesamte absorbierende Struktur oder einen Teil derselben verteilt sein. Denn eine Windelstruktur, wie sie in der US-PS 3,860.003 geoffenbart ist und die einen absorbierenden Kern aufweist, der die bevorzugten individualisierten, vernetzten Fasern enthält, hat eine Trockendichte von etwa 0,20 g/cm³ und enthält auch hydrogelbildendes Material, das über den ganzen Kern verteilt ist. Derzeit wird angenommen, daß ein optimales Gleichgewicht von Windel-Saugwirkung, Gesamtabsorptionskapazität, Hautfeuchte und ökonomischer Machbareit erreicht wird bei Gehalten zwischen etwa 5 Gew.% und etwa 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen absorbierenden Kerns, eines hydrogelbildenden Materials, wie etwa Aqualic L-73. Bevorzugt werden zwischen etwa 8 Gew.% und etwa 10 Gew.% hydrogelbildendes Material homogen mit den die individualisierten, vernetzten Fasern enthaltenden absorbierenden Kernen in Produkten vermischt, wie sie in der US-PS 3,860.003 geoffenbart sind.The hydrogel-forming material may be homogeneously distributed throughout all or a portion of the absorbent structure. Indeed, a diaper structure as disclosed in U.S. Patent 3,860,003 having an absorbent core containing the preferred individualized, crosslinked fibers has a dry density of about 0.20 g/cc and also contains hydrogel-forming material distributed throughout the core. It is currently believed that an optimum balance of diaper absorbency, total absorbent capacity, skin moisture and economic feasibility is achieved at levels of between about 5% and about 20% by weight, based on the total weight of the dry absorbent core, of a hydrogel-forming material such as Aqualic L-73. Preferably, between about 8% and about 10% by weight of hydrogel-forming material is homogeneously mixed with the absorbent cores containing the individualized, cross-linked fibers in products as disclosed in U.S. Patent No. 3,860,003.

Die oben beschriebenen absorbierenden Strukturen können auch übliche fluffige Fasern oder stark raffinierte Fasern enthalten, wobei die Menge des hydrogelbildenden Materials auf dem Gesamtgewicht der Fasern beruht, wie vorher angegeben wurde. Die hierin geoffenbarten Ausführungsbeispiele sind in ihrer Natur beispielhaft und sollen den Rahmen der Anwendung von hydrogelbildenden Materialien mit individualisierten, vernetzten Fasern keineswegs beschränken.The absorbent structures described above may also contain conventional fluffy fibers or highly refined fibers, with the amount of hydrogel-forming material being based on the total weight of the fibers, as previously stated. The embodiments disclosed herein are exemplary in nature and are not intended to limit the scope of application of hydrogel-forming materials with individualized, cross-linked fibers.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES FLUID-RETENTIONSWERTSMETHOD FOR DETERMINING FLUID RETENTION VALUE

Das folgende Verfahren kann zur Bestimmung des Wasserretentionswerts für Fasern auf Zellulosebasis verwendet werden.The following procedure can be used to determine the water retention value for cellulosic fibers.

Eine Probe von etwa 0,3 g bis etwa 0,4 g der Fasern wird in einem mit Deckel versehenen Behälter mit etwa 100 ml destilliertem oder entionisiertern Wasser bei Raumtemperatur während etwa 15 bis etwa 20 Stunden ansaugen gelassen. Die angesogenen Fasern werden auf einem Filterpapier gesammelt und in einen Drahtkorb mit 80 Mesh übertragen, der etwa 1 1/2 Inch oberhalb eines 60 Mesh Siebbodens eines Zentrifugenrohres angeordnet ist. Das Rohr wird mit einem Kunststoffdeckel abgedeckt und die Probe wird 19 bis 21 Minuten lang mit einer relativen Zentrifugenkraft von 1500 bis 1700 g zentrifugiert. Die zentrifugierten Fasern werden dann aus dem Korb entnommen und gewogen. Die gewogenen Fasern werden bis zu einem konstanten Gewicht bei 105ºC getrocknet und neuerlich gewogen. Der Wasserretentionswert wird wie folgt berechnet:A sample of about 0.3 g to about 0.4 g of the fibers is allowed to soak in a lidded container with about 100 ml of distilled or deionized water at room temperature for about 15 to about 20 hours. The soaked fibers are collected on a filter paper and transferred to an 80 mesh wire basket placed about 1 1/2 inches above a 60 mesh sieve bottom of a centrifuge tube. The tube is covered with a plastic lid and the sample is centrifuged for 19 to 21 minutes at a relative centrifuge force of 1500 to 1700 g. The centrifuged fibers are then removed from the basket and weighed. The weighed fibers are dried to a constant weight at 105ºC and reweighed. The water retention value is calculated as follows:

(1) WRV = (W-D)/D x100(1) WRV = (W-D)/D x100

worinwherein

W = Naßgewicht der zentrifugierten Fasern;W = wet weight of centrifuged fibres;

D = Trockengewicht der Fasern; undD = dry weight of fibres; and

W-D = Gewicht des absorbierten Wassers ist.W-D = weight of water absorbed.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER TROPFKAPAZIITÄTMETHOD FOR DETERMINING DRIP CAPACITY

Das folgende Verfahren kann zur Bestimmung der Tropfkapazität von absorbierenden Kernen verwendet werden. Die Tropfkapazität wird als ein kombiniertes Maß von Absorptionskapazität und Absorptionsgeschwindigkeit der Kerne verwendet.The following procedure can be used to determine the dripping capacity of absorbent cores. The dripping capacity is used as a combined measure of the absorbent capacity and the absorption rate of the cores.

Ein absorbierendes Kissen mit vier Inch mal vier Inch und einem Gewicht von etwa 7,5 g wird auf ein Siebgitter aufgebracht. Synthetischer Urin wird auf das Zentrum des Kissens mit einer Geschwindigkeit von 8 ml/sec aufgebracht. Der Strom des synthetischen Urins wird angehalten, wenn der erste Tropfen synthetischen Urins an der Unterseite oder an den Seiten des Kissens austritt. Die Tropfkapazität wird als der Unterschied in den Massen des Kissens vor und nach der Aufbringung des synthetischen Urins, dividiert durch die Masse der Fasern, bezogen auf knochentrockenen Zustand, berechnet.A four inch by four inch absorbent pad weighing approximately 7.5 g is placed on a mesh screen. Synthetic urine is applied to the center of the pad at a rate of 8 ml/sec. The flow of synthetic urine is stopped when the first drop of synthetic urine emerges from the bottom or sides of the pad. The drip capacity is calculated as the difference in the masses of the pad before and after application of synthetic urine divided by the mass of the fibers based on bone dry conditions.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER NASSKOMPRIMIERBARKEITMETHOD FOR DETERMINING WET COMPRESSIBILITY

Das folgende Verfahren kann zur Bestimmung der Naßkomprimierbarkeit von absorbierenden Strukturen verwendet werden. Die Naßkomprimierbarkeit wird als ein Maß von Widerstand gegen Naßkompression, Naß-Strukturintegrität und Naßelastizität der absorbierenden Kerne verwendet.The following procedure can be used to determine the wet compressibility of absorbent structures. Wet compressibility is used as a measure of resistance to wet compression, wet structural integrity and wet resilience of the absorbent cores.

Ein quadratisches Kissen mit vier Inch mal vier Inch und einem Gewicht von etwa 7,5 g wird vorbereitet, wobei seine Dicke gemessen und die Dichte berechnet wird. Das Kissen wird mit dem Zehnfachen seines Trockengewichts oder bis zu seinem Sättigungspunkt, je nachdem was geringer ist, mit synthetischem Urin beladen. Auf das Kissen wird eine Kompressionskraft von 0,1 PSI aufgebracht. Nach etwa 60 Sekunden, während welcher Zeit sich das Kissen äquilibriert, wird die Dicke des Kissens gemessen. Die Kompressionskraft wird dann auf 1,1 PSI gesteigert, das Kissen wird äquilibrieren gelassen und die Dicke wird gemessen. Dann wird die Kompressionskraft auf 0,1 PSI herabgesetzt, das Kissen äquilibrieren gelassen und neuerlich die Dicke gemessen. Für das Kissen werden die Dichten bei der ursprünglichen Belastung von 0,1 PSI, bei 1,1 PSI Belastung und bei der zweiten Belastung von 0,1 PSI berechnet, wobei die letztgenannte Belastung als 0,1 PSIR (PSI rebound) bezeichnet wird. Das Leervolumen, das in cm³/g angegeben wird, wird dann für jede jeweilige Druckbelastung bestimmt. Das Leervolumen ist der reziproke Wert der Naßdichte des Kissens minus dem Faservolumen (0,95 cm³/g). Die Leervolumina bei 0,1 PSI und 1,1 PSI sind wertvolle Indikatoren für die Widerstandsfähigkeit gegen Naßkompression und für die Naß-Strukturintegrität. Höhere Leervolumina für Dichten eines üblichen anfänglichen Kissens bedeuten eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Naßkompression und größere Naßstruktur-Integrität. Der Unterschied zwischen den Leervolumina bei 0,1 PSI und 0,1 PSIR ist wertvoll zum Vergleich der Naßelastizität von absorbierenden Kissen. Ein geringerer Unterschied zwischen dem 0,1 PSI Leervolumen und dem 0,1 PSIR Leervolumen bedeutet eine höhere Naßelastizität.A four inch by four inch square pad weighing approximately 7.5 grams is prepared, its thickness measured, and the density calculated. The pad is loaded with synthetic urine to ten times its dry weight or to its saturation point, whichever is less. A compression force of 0.1 PSI is applied to the pad. After approximately 60 seconds, during which time the pad equilibrates, the thickness of the pad is measured. The compression force is then increased to 1.1 PSI, the pad is allowed to equilibrate, and the thickness is measured. The compression force is then decreased to 0.1 PSI, the pad is allowed to equilibrate, and the thickness is measured again. Densities are calculated for the pad at the original load of 0.1 PSI, at the 1.1 PSI load, and at the second load of 0.1 PSI, the latter load being referred to as the 0.1 PSIR (PSI rebound). The void volume, which is given in cm³/g, is then calculated for each respective pressure load Void volume is the reciprocal of the wet density of the pad minus the fiber volume (0.95 cc/g). Void volumes at 0.1 PSI and 1.1 PSI are valuable indicators of wet compression resistance and wet structural integrity. Higher void volumes for typical initial pad densities mean greater wet compression resistance and greater wet structural integrity. The difference between void volumes at 0.1 PSI and 0.1 PSIR is valuable for comparing the wet resiliency of absorbent pads. A smaller difference between the 0.1 PSI void volume and the 0.1 PSIR void volume means higher wet resiliency.

Es zeigte sich auch, daß der Unterschied in der Abgreifhöhe zwischen dem trockenen Kissen und dem gesättigten Kissen vor der Kompression ein wertvoller Hinweis für die Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten ist.It was also shown that the difference in the grip height between the dry pad and the saturated pad before compression is a valuable indicator of the responsiveness to wetting.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER TROCKENKOMPRIMIERBARKEITMETHOD FOR DETERMINING DRY COMPRESSIBILITY

Das folgende Verfahren kann zur Bestimmung der Trockenkomprimierbarkeit von absorbierenden Kernen verwendet werden. Die Trockenkomprimierbarkeit wird als ein Maß für die Trockenelastizität der Kerne verwendet.The following procedure can be used to determine the dry compressibility of absorbent cores. The dry compressibility is used as a measure of the dry resilience of the cores.

Ein quadratisches im Luftstrom gelegtes Kissen mit vier Inch mal vier Inch und einer Masse von etwa 7,5 g wird hergestellt und im trockenen Zustand in einer hydraulischen Presse mit einem Druck von 5500 lbs/16 in² komprimiert. Das Kissen wird umgedreht und der Druckvorgang wiederholt. Die Dicke des Kissens wird vor und nach dem Pressen mit einem unbelasteten Abgreifer gemessen. Die Dichte vor und nach der Kompression wird dann als Masse/(Fläche x Dicke) berechnet. Größere Unterschiede zwischen der Dichte vor und nach der Kompression deuten auf niedrigere Trockenelastizität.A four-inch by four-inch square air-laid pad weighing approximately 7.5 g is prepared and compressed in a hydraulic press while dry at 5500 lbs/16 in². The pad is turned over and the compression process repeated. The thickness of the pad is measured before and after compression using an unloaded gripper. The density before and after compression is then calculated as mass/(area x thickness). Larger differences between the density before and after compression indicate lower dry resilience.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER MENGE AN C&sub2;-C&sub9;-POLYCARBONSÄURE, DIE MIT DEN FASERN AUF ZELLULOSEBASIS UMGESETZT ISTMETHOD FOR DETERMINING THE AMOUNT OF C₂-C�9 POLYCARBOXYLIC ACID REACTED WITH CELLULOSE-BASED FIBERS

Es besteht eine Vielzahl analytischer Verfahren, die zur Bestimmung der Menge der mit den Fasern auf Zellulosebasis vernetzten Polycarbonsäure geeignet sind. Es kann jedes geeignete Verfahren verwendet werden. Für die Zwecke der Bestimmung der Menge der bevorzugten C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure (z.B. Zitronensäure, 1,2,3-Propantricarbonsäure, 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure und Oxydibernsteinsäure), die zur Bildung von Intrafaser-Vernetzungsbindungen mit der Komponente auf Zellulosebasis der individualisierten, vernetzten Fasern in den Beispielen gemäß der vorliegenden Erfindung umgesetzt wird, wird das folgende Verfahren verwendet. Zuerst wird eine Probe der vernetzten Fasern mit einer ausreichenden Menge heißen Wassers gewaschen, um alle unumgesetzten Vernetzungs-Chemikalien oder Katalysatoren zu entfernen. Dann werden die Fasern auf einen Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Der Gehalt an Carboxylgruppen der individualisierten, vernetzten Fasern wird dann im wesentlichen gemäß dem T.A.P.P.I. Verfahren T 237 OS-77 bestimmt. Der Vernetzungsgrad der C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure wird dann aus dem Carboxylgruppengehalt der Faser durch die folgende Formel errechnet: There are a variety of analytical methods suitable for determining the amount of polycarboxylic acid cross-linked with the cellulosic fibres. Any suitable For purposes of determining the amount of the preferred C2-C9 polycarboxylic acid (e.g., citric acid, 1,2,3-propanetricarboxylic acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, and oxydisuccinic acid) that is reacted to form intrafiber crosslink bonds with the cellulosic component of the individualized, crosslinked fibers in the examples of the present invention, the following procedure is used. First, a sample of the crosslinked fibers is washed with a sufficient amount of hot water to remove any unreacted crosslinking chemicals or catalysts. The fibers are then dried to an equilibrium moisture content. The carboxyl group content of the individualized, crosslinked fibers is then determined in substantial accordance with TAPPI Method T 237 OS-77. The degree of crosslinking of the C₂-C�9 polycarboxylic acid is then calculated from the carboxyl group content of the fiber using the following formula:

worinwherein

C = Carboxylgruppengehalt der vernetzten Fasern, meq/kgC = carboxyl group content of the cross-linked fibres, meq/kg

30 = Carboxylgruppengehalt der unvernetzten Zellstoff-Fasern, meq/kg30 = carboxyl group content of the non-crosslinked pulp fibers, meq/kg

*162 g/Mol = Molekulargewicht der vernetzten Zellstoff- Fasern (d.h. eine Anhydroglukose-Einheit)*162 g/mol = molecular weight of the cross-linked pulp fibers (i.e. one anhydroglucose unit)

Die Annahmen, die zur Ableitung der obigen Formel getroffen wurden, sind:The assumptions made to derive the above formula are:

1. Das Molekulargewicht der vernetzten Fasern ist äquivalent dem von unvernetztem Zellstoff, d.h. 162 g/Mol (berechnet auf molarer Basis von Zellulose-Anhydroglukose).1. The molecular weight of the cross-linked fibres is equivalent to that of non-cross-linked pulp, i.e. 162 g/mol (calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose).

2. Zwei der drei Carboxylgruppen der Zitronensäure reagieren mit Hydroxylgruppen an der Zellulose zur Bildung einer Vernetzungsbindung, wodurch eine Carboxylgruppe zur Messung durch den Carboxyltest freibleibt.2. Two of the three carboxyl groups of citric acid react with hydroxyl groups on the cellulose to form a crosslink bond, leaving one carboxyl group free for measurement by the carboxyl test.

3. Zwei der drei Carboxylgruppen der Tricarballylsäure (TCBA, auch bekannt als 1,2,3-Propantricarbonsäure) reagieren mit zwei Hydroxylgruppen an der Zellulose zur Bildung einer Vernetzungsbindung, wodurch eine Carboxylgruppe zur Messung durch den Carboxyltest freibleibt.3. Two of the three carboxyl groups of tricarballylic acid (TCBA, also known as 1,2,3-propanetricarboxylic acid) react with two hydroxyl groups on the cellulose to form a crosslink bond, leaving one carboxyl group free for measurement by the carboxyl test.

4. Drei der vier Carboxylgruppen der 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure (BTCA) reagieren mit Hydroxylgruppen an der Zellulose zur Bildung einer Vernetzungsbindung, wodurch eine Carboxylgruppe zur Messung durch den Carboxyltest freibleibt.4. Three of the four carboxyl groups of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA) react with hydroxyl groups on the cellulose to form a cross-linking bond, leaving one carboxyl group free for measurement by the carboxyl test.

5. Drei der vier Carboxylgruppen der Oxydibernsteinsäure (ODS) reagieren mit Hydroxylgruppen an der Zellulose zur Bildung einer Vernetzungsbindung, wodurch eine Carboxylgruppe zur Messung durch den Carboxyltest freibleibt.5. Three of the four carboxyl groups of oxydisuccinic acid (ODS) react with hydroxyl groups on the cellulose to form a cross-linking bond, leaving one carboxyl group free for measurement by the carboxyl test.

6. Unvernetzte Zellstoff-Fasern haben einen Carboxylgehalt von 30 meq/kg.6. Uncrosslinked pulp fibers have a carboxyl content of 30 meq/kg.

7. Es werden an der Zellulose während des Vernetzungsprozesses keine neuen Carboxylgruppen gebildet.7. No new carboxyl groups are formed on the cellulose during the cross-linking process.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER DREHUNGSZAHLMETHOD FOR DETERMINING THE SPEED OF TURN

Die folgende Methode kann zur Bestimmung der Drehungszahl von Fasern, die in dieser Offenbarung analysiert werden, verwendet werden.The following method may be used to determine the twist number of fibers analyzed in this disclosure.

Trockene Fasern werden auf einen mit einem dünnen Film von Immersionsöl beschichteten Objektträger aufgebracht und dann mit einem Deckblättchen bedeckt. Die Wirkung des Immersionsöls ist es, die Faser transparent zu machen, ohne eine Quellung hervorzurufen, und dadurch die Identifizierung der Drehungsknoten (weiter unten beschrieben) zu unterstützen. Nasse Fasern werden dadurch auf einen Objektträger aufgebracht, daß auf den Objektträger eine Aufschlämmung der Fasern mit niedriger Konsistenz aufgebracht wird, die anschließend mit einem Deckblättchen abgedeckt wird. Das Wasser macht die Fasern transparent, sodaß die Erkennung der Drehungsknoten erleichtert wird.Dry fibers are placed on a slide coated with a thin film of immersion oil and then covered with a coverslip. The effect of the immersion oil is to make the fiber transparent without causing swelling and thereby aid in the identification of the twist nodes (described below). Wet fibers are placed on a slide by placing a low-consistency slurry of the fibers on the slide and then covering the slide with a coverslip. The water makes the fibers transparent, thus facilitating the identification of the twist nodes.

Ein Bildanalysator, der ein Computer-gesteuertes Mikroskop, eine Video-Kamera, einen Video-Schirm und einen Computer mit QUIPS-Software umfaßt und von Cambridge Instruments Limited (Cambridge, England; Buffalo, New York) erhältlich ist, wird zur Bestimmung der Drehungszahl verwendet.An image analyzer comprising a computer-controlled microscope, a video camera, a video screen, and a computer with QUIPS software, available from Cambridge Instruments Limited (Cambridge, England; Buffalo, New York), is used to determine the rotation number.

Die Gesamtlänge der Fasern innerhalb eines speziellen Bereichs des Objektträgers des Mikroskops wird durch den Bildanalysator bei 200-facher Vergrößerung gemessen. Die Drehungsknoten werden identifiziert und von einem Bedienungsmann markiert. Das Verfahren wird fortgesetzt, wobei die Faserlänge weiter gemessen und die Drehungsknoten weiter markiert werden, bis 1270 mm Inch der gesamten Faserlänge analysiert sind. Die Anzahl der Drehungsknoten pro Millimeter wird aus diesen Daten durch Division der Gesamtzahl der markierten Drehungsknoten durch die gesamte Faserlänge berechnet.The total length of the fibers within a specific area of the microscope slide is measured by the image analyzer at 200x magnification. The twist nodes are identified and marked by an operator. The process continues with the fiber length continuing to be measured and the twist nodes continuing to be marked until 1270 mm inches of the total fiber length are analyzed. The number of twist nodes per millimeter is calculated from this data by dividing the total number of twist nodes marked by the total fiber length.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES KRÄUSELFAKTORSMETHOD FOR DETERMINING THE CURLS FACTOR

Die folgende Methode kann zur Messung des Kräuselindex der Faser verwendet werden.The following method can be used to measure the curl index of the fiber.

Trockene Fasern werden auf einen Objektträger eines Mikroskops aufgebracht. Ein Deckblatt wird auf die Fasern aufgelegt und an den Rändern festgeklebt. Die tatsächliche Länge LA und die maximale projizierte Länge LR (äquivalent der Länge der längsten Seite eines die Faser umschreibenden Rechtecks) werden unter Verwendung eines Bildanalysators gemessen, der ein durch eine Software kontrolliertes Mikroskop, eine Video-Kamera, einen Video-Monitor und einen Computer umfaßt. Die verwendete Software ist die gleiche, wie sie bei der oben beschriebenen Methode zur Bildanalyse der Drehungszahl beschrieben wurde.Dry fibers are placed on a microscope slide. A cover sheet is placed on the fibers and glued to the edges. The actual length LA and the maximum projected length LR (equivalent to the length of the longest side of a rectangle circumscribing the fiber) are measured using an image analyzer comprising a software-controlled microscope, a video camera, a video monitor and a computer. The software used is the same as that described in the twist number image analysis method above.

Sobald LA und LR erhalten wurden, wird der Kräuselfaktor nach der zuvor gezeigten Gleichung (1) berechnet. Der Kräuselfaktor für jede Faserprobe wird für mindestens 250 einzelne Fasern berechnet und dann gemittelt, um den mittleren Kräuselfaktor für die Probe zu bestimmen. Fasern mit einer Länge von LA weniger als 0,25 mm werden aus der Berechnung ausgeschlossen.Once LA and LR are obtained, the curl factor is calculated using equation (1) shown previously. The curl factor for each fiber sample is calculated for at least 250 individual fibers and then averaged to determine the mean curl factor for the sample. Fibers with a length of LA less than 0.25 mm are excluded from the calculation.

Die folgenden Beispiele erläutern die Durchführung der vorliegenden Erfindung, sind jedoch nicht zu deren Begrenzung gedacht.The following examples illustrate the practice of the present invention, but are not intended to limit the invention.

BEISPIEL IEXAMPLE I

Individualisierte, vernetzte Fasern, die in den erfindungsgemäßen absorbierenden Strukturen verwendet werden, werden in einem Trockenvernetzungsverfahren unter Verwendung von Zitronensäure als dem Vernetzungsmittel hergestellt. Das verwendete Verfahren zur Herstellung der Zitronensäure-vernetzten Fasern ist wie folgt:Individualized crosslinked fibers used in the absorbent structures of the present invention are prepared in a dry crosslinking process using citric acid as the crosslinking agent. The process used to prepare the citric acid crosslinked fibers is as follows:

1. Für jede Probe werden 1,735 g einmal getrockneter Zellstoff aus Südlichem Weichholz-Kraft (SSK) bereitgestellt. Die Fasern haben einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 7 % (äquivalent einer Konsistenz von 93 %).1. For each sample, 1.735 g of once-dried Southern Softwood Kraft (SSK) pulp is provided. The fibers have a moisture content of approximately 7% (equivalent to a consistency of 93%).

2. Es wird eine Aufschlämmung gebildet, indem Fasern zu einer wässerigen Lösung zugesetzt werden, die etwa 2,942 g Zitronensäure und 410 ml 50%iger Natriumhydroxidlösung in 59,323 g Wasser enthält. Die Fasern werden etwa 60 Minuten lang in der Aufschlämmung saugen gelassen. Dieser Schritt wird auch als "Wässerung" bezeichnet. Der pH-Wert der Wässerung beträgt etwa 3,0.2. A slurry is formed by adding fibers to an aqueous solution containing about 2.942 g of citric acid and 410 ml of 50% sodium hydroxide solution in 59.323 g of water. The fibers are allowed to soak in the slurry for about 60 minutes. This step is also called "washing." The pH of the wash is about 3.0.

3. Dann werden die Fasern durch Zentrifugieren bis zu einer Konsistenz im Bereich von etwa 40 % bis etwa 50 % entwässert. Die Konsistenz der zentrifugierten Aufschlämmung in diesem Schritt in Kombination mit der Konzentration der Carbonsäure in dem Filtrat der Aufschlämmung in Stufe 2 bestimmen die Menge des an den Fasern nach dem Zentrifugieren vorliegenden Vernetzungsmittels. In diesem Beispiel befinden sich nach dem anfänglichen Zentrifugieren an den Fasern etwa 6 Gew.% Zitronensäure, auf der Basis von Zellulose-Anhydroglukose der trockenen Faser. In der Praxis wird die Konzentration des Vernetzungsmittels in dem Aufschlämmungsfiltrat dadurch berechnet, daß eine angestrebte Entwässerungskonsistenz und eine gewünschte Menge Chemikalien auf den Fasern angenommen werden.3. The fibers are then dewatered by centrifugation to a consistency in the range of about 40% to about 50%. The consistency of the centrifuged slurry in this step, combined with the concentration of carboxylic acid in the slurry filtrate in step 2, determine the amount of crosslinking agent present on the fibers after centrifugation. In this example, after the initial centrifugation, there is about 6% by weight of citric acid on the fibers, based on cellulose anhydroglucose of the dry fiber. In practice, the concentration of crosslinking agent in the slurry filtrate is calculated by assuming a desired dewatering consistency and a desired amount of chemicals on the fibers.

4. Anschließend werden die entwässerten Fasern unter Verwendung eines Scheibenraffinators Sprout-Waldron 12'' (Modell Nummer 105-A), dessen Platten mit einem Spalt eingestellt sind, was im wesentlichen individualisierte Fasern bei minimaler Faserschädigung ergibt, defibriert. Wenn die individualisierten Fasern den Raffinator verlassen, werden sie durch Flash-Trocknung mit heißer Luft in zwei vertikalen Rohren getrocknet, um Faserdrehung und -kräuselung zu ergeben. Die Fasern enthalten etwa 10 % Feuchtigkeit beim Austritt aus diesen Rohren und sind bereit, gehärtet zu werden. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Fasern beim Austritt aus den Flash-Trocknungsrohren größer als etwa 10 % ist, dann werden die Fasern mit Luft von Raumtemperatur getrocknet, bis ihr Feuchtigkeitsgehalt etwa 10 % beträgt.4. The dewatered fibers are then refined using a Sprout-Waldron 12'' disk refiner (model number 105-A) with the plates set with a gap, which essentially produces individualized fibers with minimal fiber damage, defibration. As the individualized fibers leave the refiner, they are dried by flash drying with hot air in two vertical tubes to impart fiber twist and curl. The fibers contain about 10% moisture upon exiting these tubes and are ready to be cured. If the moisture content of the fibers upon exiting the flash drying tubes is greater than about 10%, then the fibers are dried with room temperature air until their moisture content is about 10%.

5. Die nahezu trockenen Fasern werden dann auf Platten aufgelegt und in einem Durchströmungs-Trocknungsofen während eines bestimmten Zeitraums und bei einer Temperatur gehärtet, die in der Praxis von der Menge der zugesetzten Zitronensäure, der Trockenheit der Fasern etc. abhängen. Bei diesem Beispiel werden die Proben bei einer Temperatur von etwa 188ºC während eines Zeitraums von etwa 8 Minuten gehärtet. Die Vernetzung wird während des Zeitraums in dem Ofen abgeschlossen.5. The nearly dry fibers are then placed on panels and cured in a flow-through drying oven for a period of time and at a temperature which in practice will depend on the amount of citric acid added, the dryness of the fibers, etc. In this example, the samples are cured at a temperature of about 188ºC for a period of about 8 minutes. Cross-linking is completed during the period in the oven.

6. Die vernetzten, individualisierten Fasern werden auf ein Maschensieb aufgebracht und mit Wasser von etwa 20ºC gespült, bei einer Konsistenz von 1 % eine (1) Stunde in Wasser von etwa 60ºC saugen gelassen, abgeseiht, ein zweites Mal mit Wasser von etwa 20ºC gespült, auf eine Faserkonsistenz von etwa 60 % zentrifugiert und mit Luft bei Raumtemperatur auf einen Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt von etwa 8 % getrocknet.6. The cross-linked, individualized fibers are placed on a mesh screen and rinsed with water at approximately 20ºC, soaked in water at approximately 60ºC for one (1) hour at a consistency of 1%, strained, rinsed a second time with water at approximately 20ºC, centrifuged to a fiber consistency of approximately 60%, and dried with air at room temperature to an equilibrium moisture content of approximately 8%.

Die entstehenden individualisierten vernetzten Fasern auf Zellulosebasis haben einen WRV von 37,6 und enthalten 3,8 Mol% Zitronensäure, berechnet auf molarer Basis von Zellulose-Anhydroglukose, die mit den Fasern in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen umgesetzt sind.The resulting individualized cross-linked cellulose-based fibers have a WRV of 37.6 and contain 3.8 mol% citric acid, calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose, reacted with the fibers in the form of intrafiber cross-link bonds.

Die getrockneten Fasern werden zur Bildung von absorbierenden Kissen im Luftstrom gelegt. Die Kissen werden mit einer hydraulischen Presse auf eine Dichte von 0,20 g/cm³ komprimiert. Die Kissen werden nach den hierin definierten Verfahren auf Absorptionsfähigkeit, Elastizität und Menge der umgesetzten Zitronensäure getestet. Die umgesetzte Zitronensäure wird in Molprozent, berechnet auf Basis Zellulose-Anhydroglukose der trockenen Faser, festgehalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben und werden mit einem absorbierenden Kissen verglichen, das aus üblichen, unvernetzten Fasern auf Zellulosebasis hergestellt wurde. TABELLE 1 Probe # Zitronensäure (Mol%) umgesetzt Naßkomprimierbarkeit (cm³/g)The dried fibers are placed in air flow to form absorbent pads. The pads are compressed to a density of 0.20 g/cm3 using a hydraulic press. The pads are tested for absorbency, elasticity and amount of citric acid converted according to the procedures defined herein. The citric acid converted is recorded in mole percent, calculated on the basis of cellulose anhydroglucose of the dry fiber. The results are shown in Table 1 and are compared with an absorbent pad made from conventional, non-crosslinked cellulosic fibers. TABLE 1 Sample # Citric acid (mol%) converted Wet compressibility (cm³/g)

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, weisen die absorbierenden Kissen, die individualisierte, mit Zitronensäure vernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 2), bei 0,1 PSI, 1,1 PSI und 0,1 PSIR deutlich höhere Tropfkapazitäten und Naßkomprimierbarkeiten im Verhältnis zu Kissen auf, die übliche, unvernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 1). Zusätzlich zu der Tatsache, daß sie verbesserte Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten im Verhältnis zu üblichen, unvernetzten Fasern aufweisen, können die absorbierenden Kissen, die mit Zitronensäure vernetzte Fasern enthalten, in sicherer Weise in der Nachbarschaft menschlicher Haut eingesetzt werden.As can be seen from Table 1, the absorbent pads containing individualized citric acid cross-linked fibers (i.e., Sample 2) exhibit significantly higher drip capacities and wet compressibilities at 0.1 PSI, 1.1 PSI, and 0.1 PSIR relative to pads containing conventional, uncross-linked fibers (i.e., Sample 1). In addition to exhibiting improved responsiveness to wetting relative to conventional, uncross-linked fibers, the absorbent pads containing citric acid cross-linked fibers can be safely used in the vicinity of human skin.

BEISPIEL IIEXAMPLE II

Die individualisierten, vernetzten Fasern von Beispiel I werden zur Bildung von absorbierenden Kissen im Luftstrom gelegt und werden mit einer hydraulischen Presse auf eine Dichte von 0,10 g/cm³ komprimiert. Anschließend werden die Kissen auf Absorptionsfähigkeit, Elastizität und Strukturintegrität gemäß dem oben angegebenen Naßkomprimierbarkeitsverfahren getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. TABELLE 2 Probe # Naßkomprimierbarkeit (cm³/g)The individualized, cross-linked fibers of Example I are laid in air to form absorbent pads and are compressed to a density of 0.10 g/cm3 using a hydraulic press. The pads are then tested for absorbency, resilience, and structural integrity according to the wet compressibility procedure given above. The results are summarized in Table 2. TABLE 2 Sample # Wet compressibility (cm³/g)

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, weisen die absorbierenden Kissen --bei einer Trockenfaserdichte von 0,10 g/cm³ --, die individualisierte, mit Zitronensäure vernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 2), bei 0,1 PSI, 1,1 PSI und 0,1 PSIR deutlich höhere Naßkomprimierbarkeiten im Verhältnis zu Kissen auf, die übliche, unvernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 1). Zusätzlich zu der Tatsache, daß die absorbierenden Kissen, die mit Zitronensäure vernetzte Fasern enthalten, verbesserte Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten zeigen, können sie auch in der Nachbarschaft menschlicher Haut in sicherer Weise eingesetzt werden.As can be seen from Table 2, the absorbent pads containing individualized citric acid cross-linked fibers (i.e., Sample 2) -- at a dry fiber density of 0.10 g/cm3 -- exhibit significantly higher wet compressibilities at 0.1 PSI, 1.1 PSI, and 0.1 PSIR relative to pads containing standard, uncross-linked fibers (i.e., Sample 1). In addition to demonstrating improved responsiveness to wetting, the absorbent pads containing citric acid cross-linked fibers can also be used safely in the vicinity of human skin.

BEISPIEL IIIEXAMPLE III

Individualisierte, vernetzte Fasern, die in den absorbierenden Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden in einem Trockenvernetzungsverfahren unter Verwendung von 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure (BTCA) als Vernetzungsmittel hergestellt. Die individualisierten, vernetzten Fasern werden in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren von Beispiel I mit den folgenden Änderungen hergestellt: die Aufschlämmung in Schritt 2 von Beispiel I enthält 150 g trockenen Zellstoff, 1186 g H&sub2;O, 64 g BTCA und 4 g Natriumhydroxid. In Schritt 5 werden die Fasern bei einer Temperatur von etwa 165ºC während eines Zeitraums von etwa 60 Minuten gehärtet.Individualized, crosslinked fibers used in the absorbent structures of the present invention are prepared in a dry crosslinking process using 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA) as the crosslinking agent. The individualized, crosslinked fibers are prepared in accordance with the process of Example I described above with the following changes: the slurry in step 2 of Example I contains 150 g of dry pulp, 1186 g of H2O, 64 g of BTCA and 4 g of sodium hydroxide. In step 5, the fibers are cured at a temperature of about 165°C for a period of about 60 minutes.

Die entstehenden individualisierten, vernetzten Fasern auf Zellulosebasis haben einen WRV von 32,9 und enthalten 5,2 Mol% 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure, berechnet auf molarer Basis von Zellulose-Anhydroglukose, die mit den Fasern in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen umgesetzt sind.The resulting individualized, cross-linked cellulose-based fibers have a WRV of 32.9 and contain 5.2 mol% 1,2,3,4-Butanetetracarboxylic acid, calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose reacted with the fibers in the form of intrafiber crosslink bonds.

Die getrockneten Fasern werden zur Bildung von absorbierenden Kissen im Luftstrom gelegt. Die Kissen werden mit einer hydraulischen Presse auf eine Dichte von 0,20 g/cm³ komprimiert. Die Kissen werden auf Absorptionsfähigkeit, Elastizität und Menge umgesetzter 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure (BTCA) nach den oben definierten Verfahren untersucht. Die umgesetzte BTCA wird in Mol%, berechnet auf der Basis von Zellulose-Anhydroglukose der trockenen Faser, angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt und werden mit einem absorbierenden Kissen verglichen, das aus üblichen, unvernetzten Fasern auf Zellulosebasis hergestellt ist. TABELLE 3 Probe # Naßkomprimierbarkeit (cm³/g)The dried fibers are placed in air flow to form absorbent pads. The pads are compressed to a density of 0.20 g/cm3 using a hydraulic press. The pads are tested for absorbency, elasticity and amount of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA) converted using the methods defined above. The BTCA converted is reported in mole percent calculated on the basis of cellulose anhydroglucose of the dry fiber. The results are summarized in Table 3 and are compared with an absorbent pad made from conventional, non-crosslinked cellulosic fibers. TABLE 3 Sample # Wet compressibility (cm³/g)

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, weisen die absorbierenden Kissen, die individualisierte, mit BTCA vernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 3), bei 0,1 PSI, 1,1 PSI und 0,1 PSIR deutlich höhere Tropfkapazitäten und Naßkomprimierbarkeiten im Verhältnis zu Kissen auf, die übliche unvernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 1). Zusätzlich zu der Tatsache, daß die absorbierenden Kissen, die mit BTCA vernetzte Fasern enthalten, verbesserte Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten aufweisen, können sie auch in der Nachbarschaft menschlicher Haut in sicherer Weise eingesetzt werden.As can be seen from Table 3, the absorbent pads containing individualized BTCA cross-linked fibers (i.e., Sample 3) exhibit significantly higher drip capacities and wet compressibilities at 0.1 PSI, 1.1 PSI, and 0.1 PSIR relative to pads containing conventional uncross-linked fibers (i.e., Sample 1). In addition to exhibiting improved responsiveness to wetting, the absorbent pads containing BTCA cross-linked fibers can also be used safely in the vicinity of human skin.

BEISPIEL IVEXAMPLE IV

Die individualisierten, vernetzten Fasern von Beispiel III werden zur Bildung von absorbierenden Kissen im Luftstrom gelegt und mit einer hydraulischen Presse auf eine Dichte von 0,10 g/cm³ komprimiert. Anschließend werden die Kissen gemäß dem oben angegebenen Verfahren zur Bestimmung der Naßkomprimierbarkeit auf Absorptionsfähigkeit, Elastizität und Strukturintegrität getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. TABELLE 4 Probe # Naßkomprimierbarkeit (cm³/g)The individualized, cross-linked fibers of Example III are laid in the air stream to form absorbent pads and compressed to a density of 0.10 g/cm3 using a hydraulic press. The pads are then tested for absorbency, resilience and structural integrity according to the wet compressibility procedure given above. The results are shown in Table 4. TABLE 4 Sample # Wet compressibility (cm³/g)

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, weisen die absorbierenden Kissen -- bei einer Trockenfaserdichte von 0,10 g/cm³ --, die individualisierte, mit BTCA vernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 3), bei 0,1 PSI, 1,1 PSI und 0,1 PSIR deutlich höhere Naßkomprimierbarkeiten im Verhältnis zu Kissen auf, die die gleiche Dichte zeigen und übliche, unvernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 1). Zusätzlich zu der Tatsache, daß die absorbierenden Kissen, die mit BTCA vernetzte Fasern enthalten, eine verbesserte Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten zeigen, können sie in der Nachbarschaft menschlicher Haut in sicherer Weise eingesetzt werden.As can be seen from Table 4, the absorbent pads containing individualized BTCA cross-linked fibers (i.e., Sample 3) at a dry fiber density of 0.10 g/cm3 exhibit significantly higher wet compressibilities at 0.1 PSI, 1.1 PSI, and 0.1 PSIR relative to pads exhibiting the same density and containing conventional, uncross-linked fibers (i.e., Sample 1). In addition to exhibiting improved responsiveness to wetting, the absorbent pads containing BTCA cross-linked fibers can be used safely in the vicinity of human skin.

In den Beispielen III und IV werden im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erhalten, wenn das Vernetzungsmittel 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure (BTCA) zur Gänze oder teilweise durch eine äquivalente Menge 1,2,3-Propantricarbonsäure ersetzt wird.In Examples III and IV, substantially similar results are obtained when the crosslinking agent 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA) is replaced in whole or in part by an equivalent amount of 1,2,3-propanetricarboxylic acid.

BEISPIEL VEXAMPLE V

Individualisierte, vernetzte Fasern, die in den absorbierenden Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden durch ein Trockenvernetzungsverfahren hergestellt, bei dem Oxydibernsteinsäure (ODS) als Vernetzungsmittel verwendet wird. Die individualisierten, vernetzten Fasern werden gemäß dem oben beschriebenen Verfahren von Beispiel I mit den folgenden Änderungen hergestellt: die Aufschlämmung in Schritt 2 von Beispiel I enthält 140 g trockenen Zellstoff, 985 g H&sub2;O, 40 g Natriumsalz der ODS und 10 ml 98%ige Schwefelsäure.Individualized, crosslinked fibers used in the absorbent structures of the present invention are prepared by a dry crosslinking process using oxydisuccinic acid (ODS) as a crosslinking agent. The individualized, crosslinked fibers are bonded to the with the following changes: the slurry in step 2 of Example I contains 140 g of dry pulp, 985 g of H₂O, 40 g of sodium salt of ODS and 10 ml of 98% sulfuric acid.

Die entstehenden individualisierten, vernetzten Fasern auf Zellulosebasis haben einen WRV von 44,3 und enthalten 3,6 Mol% Oxydibernsteinsäure, berechnet auf molarer Basis von Zellulose- Anhydroglukose, die mit den Fasern in der Form von Intrafaser- Vernetzungsbindungen umgesetzt sind.The resulting individualized, cross-linked cellulosic fibers have a WRV of 44.3 and contain 3.6 mol% oxydisuccinic acid, calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose, reacted with the fibers in the form of intrafiber cross-link bonds.

Die getrockneten Fasern werden zur Bildung absorbierender Kissen im Luftstrom gelegt. Die Kissen werden mit einer hydraulischen Presse auf eine Dichte von 0,20 g/cm³ komprimiert. Die Kissen werden nach den oben beschriebenen Verfahren auf Absorptionsfähigkeit, Elastizität und Menge umgesetzter Oxydibernsteinsäure (ODS) untersucht. Die umgesetzte ODS wird in Mol%, berechnet auf der Basis von Zellulose-Anhydroglukose der trockenen Faser, angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt und werden mit einem absorbierenden Kissen verglichen, das aus üblichen, unvernetzten Fasern auf Zellulosebasis hergestellt wurde. TABELLE 5 Probe # Naßkomprimierbarkeit (cm³/g)The dried fibers are placed in air flow to form absorbent pads. The pads are compressed to a density of 0.20 g/cm3 using a hydraulic press. The pads are tested for absorbency, elasticity and amount of oxydisuccinic acid (ODS) converted using the methods described above. The ODS converted is reported in mole percent, calculated on the basis of cellulose anhydroglucose of the dry fiber. The results are shown in Table 5 and are compared with an absorbent pad made from conventional, non-crosslinked cellulosic fibers. TABLE 5 Sample # Wet compressibility (cm³/g)

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, weisen die absorbierenden Kissen, die individualisierte, mit ODS vernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 4), bei 0,1 PSI, 1,1 PSI und 0,1 PSIR deutlich höhere Tropfkapazitäten und Naßkomprimierbarkeiten im Verhältnis zu Kissen auf, die übliche, unvernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 1). Zusätzlich zu der Tatsache, daß die absorbierenden Kissen, die mit ODS vernetzte Fasern enthalten, erhöhte Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten aufweisen, können sie auch in der Nachbarschaft menschlicher Haut in sicherer Weise eingesetzt werden.As can be seen from Table 4, the absorbent pads containing individualized ODS cross-linked fibers (i.e., Sample 4) exhibit significantly higher drip capacities and wet compressibilities at 0.1 PSI, 1.1 PSI, and 0.1 PSIR relative to pads containing conventional, uncross-linked fibers (i.e., Sample 1). In addition to the fact that the absorbent pads containing ODS cross-linked fibers exhibit increased responsiveness to wetting, they can also in the vicinity of human skin in a safe manner.

BEISPIEL VIEXAMPLE VI

Die individualisierten, vernetzten Fasern von Beispiel V werden zur Bildung absorbierender Kissen im Luftstrom gelegt und werden mit einer hydraulischen Presse auf eine Dichte von 0,10 g/cm³ komprimiert. Anschließend werden die Kissen gemäß dem oben angegebenen Verfahren zur Bestimmung der Naßkomprimierbarkeit auf Absorptionsfähigkeit, Elastizität und Struktur-Integrität untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben. TABELLE 6 Probe # Naßkomprimierbarkeit (cm³/g)The individualized, cross-linked fibers of Example V are laid in air to form absorbent pads and are compressed to a density of 0.10 g/cm3 using a hydraulic press. The pads are then tested for absorbency, resilience, and structural integrity according to the wet compressibility procedure given above. The results are shown in Table 6. TABLE 6 Sample # Wet compressibility (cm³/g)

Wie aus Tabelle 6 ersichtlich, weisen die absorbiernden Kissen -- bei einer Trockenfaserdichte von 0,10 g/cm³ --, die individualisierte, vernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 4), bei 0,1 PSI, 1,1 PSI und 0,1 PSIR deutlich höhere Naßkomprimierbarkeiten im Verhältnis zu Kissen auf, die die gleiche Dichte haben und übliche, unvernetzte Fasern enthalten (d.h. Probe 1). Zusätzlich zu der Tatsache, daß die absorbierenden Kissen, die mit ODS vernetzte Fasern enthalten, verbesserte Ansprechempfindlichkeit beim Befeuchten zeigen, können sie auch in der Nachbarschaft menschlicher Haut in sicherer Weise verwendet werden.As can be seen from Table 6, the absorbent pads containing individualized cross-linked fibers (i.e., Sample 4) -- at a dry fiber density of 0.10 g/cm3 -- exhibit significantly higher wet compressibilities at 0.1 PSI, 1.1 PSI, and 0.1 PSIR relative to pads having the same density and containing standard, uncross-linked fibers (i.e., Sample 1). In addition to showing improved responsiveness to wetting, the absorbent pads containing ODS cross-linked fibers can also be used safely in the vicinity of human skin.

Claims (17)

1. Eine absorbierende Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß sie individualisierte, vernetzte Fasern auf Zellulosebasis umfaßt, die eine wirksame Menge eines C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure- Vernetzungsmittels, das mit den genannten Fasern in einer Intrafaser-Vernetzungsbindungsform umgesetzt ist, aufweisen, wobei das genannte C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel ausgewählt ist aus:1. An absorbent structure characterized by comprising individualized, crosslinked cellulosic fibers having an effective amount of a C2-C9 polycarboxylic acid crosslinking agent reacted with said fibers in an intrafiber crosslinking bond form, said C2-C9 polycarboxylic acid crosslinking agent being selected from: (i) aliphatischen und alizyklischen C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäuren, die entweder olefinisch gesättigt oder ungesättigt sind und mindestens drei Carboxylgruppen pro Molekül aufweisen; und(i) aliphatic and alicyclic C₂-C�9 polycarboxylic acids, which are either olefinically saturated or unsaturated and have at least three carboxyl groups per molecule; and (ii) aliphatischen und alizyklischen C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäuren, die zwei Carboxylgruppen pro Molekül und eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Doppelbindung in alpha-, beta-Stellung zu einer oder beiden Carboxylgruppen enthalten, wobei, wenn die genannten Carboxylgruppen durch die genannte Doppelbindung getrennt sind oder wenn die genannten Carboxylgruppen mit dem gleichen Ring verbunden sind, die genannten Carboxylgruppen dann relativ zueinander in der cis-Konfiguration vorliegen; wobei in dem genannten C&sub2;-C&sub9;-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel eine Carboxylgruppe von einer zweiten Carboxylgruppe durch entweder zwei oder drei Kohlenstoffatome getrennt ist.(ii) C2-C9 aliphatic and alicyclic polycarboxylic acids containing two carboxyl groups per molecule and a carbon-carbon double bond alpha, beta to one or both carboxyl groups, wherein when said carboxyl groups are separated by said double bond or when said carboxyl groups are connected to the same ring, then said carboxyl groups are in the cis configuration relative to each other; wherein in said C2-C9 polycarboxylic acid crosslinking agent one carboxyl group is separated from a second carboxyl group by either two or three carbon atoms. 2. Die absorbierende Struktur nach Anspruch 1, in welcher die genannten Fasern, berechnet auf molarer Basis von Zellulose- Anhydroglucose, zwischen 0,5 Mol-% und 10,0 Mol-%, vorzugsweise zwischen 1,5 Mol-% und 6,0 Mol-% Vernetzungsmittel, das mit ihnen in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen umgesetzt ist, aufweisen.2. The absorbent structure of claim 1, wherein said fibers have, calculated on a molar basis of cellulose anhydroglucose, between 0.5 mol% and 10.0 mol%, preferably between 1.5 mol% and 6.0 mol%, of crosslinking agent reacted with them in the form of intrafiber crosslinking bonds. 3. Die absorbierende Struktur nach Anspruch 2, in welcher die genannten vernetzten Fasern einen Wasserretentionswert von 25 bis 60, vorzugsweise von 28 bis 50, aufweisen.3. The absorbent structure of claim 2, wherein said crosslinked fibers have a water retention value of 25 to 60, preferably 28 to 50. 4. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in welcher das genannte Vernetzungsmittel aus Zitronensäure, 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure und 1,2,3-Propantricarbonsäure, vorzugsweise Zitronensäure, ausgewählt ist.4. The absorbent structure according to any one of claims 1 to 3, in which said crosslinking agent is selected from citric acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid and 1,2,3-propanetricarboxylic acid, preferably citric acid. 5. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in welcher das genannte Vernetzungsmittel aus Oxydibernsteinsäure, Tartrat-Monobernsteinsäure der Formel5. The absorbent structure according to any one of claims 1 to 3, in which said crosslinking agent is selected from oxydisuccinic acid, tartrate monosuccinic acid of the formula TEST FEHLTTEST MISSING und Tartrat-Dibernsteinsäure der Formeland tartrate disuccinic acid of the formula TEXT FEHLTTEXT MISSING vorzugsweise Oxydibernsteinsäure, ausgewählt ist.preferably oxydisuccinic acid. 6. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine Trockendichte und eine Gleichgewichts-Naßdichte, berechnet auf Basis des Trockenfasergewichts, aufweist, wobei die genannte Trockendichte größer als die genannte Gleichgewichts-Naßdichte ist.6. The absorbent structure of any one of claims 1 to 5, having a dry density and an equilibrium wet density, calculated based on dry fiber weight, said dry density being greater than said equilibrium wet density. 7. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die genannte absorbierende Struktur eine Trockendichte von weniger als 0,60 g/cm³ aufweist.7. The absorbent structure of any one of claims 1 to 6, wherein said absorbent structure has a dry density of less than 0.60 g/cm3. 8. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die genannte absorbierende Struktur eine Trockendichte zwischen 0,05 g/cm³ und 0,15 g/cm³ aufweist.8. The absorbent structure of any one of claims 1 to 5, wherein said absorbent structure has a dry density between 0.05 g/cm³ and 0.15 g/cm³. 9. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die genannte absorbierende Struktur eine Trockenfaserdichte zwischen 0,12 g/cm³ und 0,60 g/cm³ und eine Gleichgewichts-Naßdichte, berechnet auf Basis des Trockenfasergewichts, die geringer als die genannte tatsächliche Trockenfaserdichte ist, aufweist.9. The absorbent structure of any one of claims 1 to 5, wherein said absorbent structure has a dry fiber density between 0.12 g/cm³ and 0.60 g/cm³ and an equilibrium wet density, calculated based on the dry fiber weight, which is less than said actual dry fiber density. 10. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die genannte Struktur zwischen 70 % und 95 % individualisierte vernetzte Fasern und zwischen 30 % und 5 % unvernetzte Fasern auf Zellulosebasis aufweist.10. The absorbent structure of any one of claims 1 to 9, wherein said structure comprises between 70% and 95% individualized crosslinked fibers and between 30% and 5% uncrosslinked cellulosic fibers. 11. Die absorbierende Struktur nach Anspruch 10, in welcher die genannten unvernetzten Fasern auf Zellulosebasis einen Mahlgrad nach Canadischem Standard von weniger als 300 aufweisen.11. The absorbent structure of claim 10, wherein said non-crosslinked cellulosic fibers have a Canadian Standard freeness of less than 300. 12. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die weiters ein hydrogelbildendes Material auf diesen Fasern angeordnet enthält.12. The absorbent structure of any one of claims 1 to 11, further comprising a hydrogel forming material disposed on said fibers. 13. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die weiters ein hydrogelbildendes Material innerhalb der genannten absorbierenden Struktur angeordnet enthält.13. The absorbent structure of any one of claims 1 to 11, further comprising a hydrogel-forming material disposed within said absorbent structure. 14. Die absorbierende Struktur nach Anspruch 13, in welcher das genannte hydrogelbildende Material innerhalb mindestens eines Teils der genannten absorbierenden Struktur im wesentlichen homogen eingemischt ist.14. The absorbent structure of claim 13, wherein said hydrogel-forming material is substantially homogeneously mixed within at least a portion of said absorbent structure. 15. Die absorbierende Struktur nach Anspruch 13, in welcher das genannte hydrogelbildende Material auf einem Blatt angeordnet ist, wobei dieses Blatt an den genannten Fasern anliegt.15. The absorbent structure of claim 13, wherein said hydrogel-forming material is disposed on a sheet, said sheet being in contact with said fibers. 16. Ein wegwerfbarer absorbierender Artikel, der ein Deckblatt, ein mit dem genannten Deckblatt verbundenes Rückenblatt und eine absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die zwischen dem genannten Deckblatt und dem genannten Rückenblatt angeordnet ist, umfaßt.16. A disposable absorbent article comprising a topsheet, a backsheet joined to said topsheet, and an absorbent structure according to any one of claims 1 to 15 disposed between said topsheet and said backsheet. 17. Die absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die genannte absorbierende Struktur ein Flächengewicht von weniger als 800 g/m² und eine Trockendichte von weniger als 0,60 g/cm³ aufweist.17. The absorbent structure of any one of claims 1 to 5, wherein said absorbent structure has a basis weight of less than 800 g/m² and a dry density of less than 0.60 g/cm³.
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